JP2003156646A - Method of depositing optical film - Google Patents

Method of depositing optical film

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JP2003156646A
JP2003156646A JP2002196519A JP2002196519A JP2003156646A JP 2003156646 A JP2003156646 A JP 2003156646A JP 2002196519 A JP2002196519 A JP 2002196519A JP 2002196519 A JP2002196519 A JP 2002196519A JP 2003156646 A JP2003156646 A JP 2003156646A
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gas flow
optical
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JP2002196519A
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Luc Ouellet
ウェレ リュック
Jonathan Lachance
ラシャンス ジョナタン
Manuel Grondin
グロンディン マニュエル
Stephane Blain
ブレン ステファン
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Microsemi Semiconductor ULC
Original Assignee
Zarlink Semoconductor Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54Apparatus specially adapted for continuous coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
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    • C23C16/401Oxides containing silicon

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of depositing an optical quality film by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) by which a desirable difference in refractive indices between adjacent films is realized. SOLUTION: The method of depositing an optical quality film by PECVD including the following steps is provided. Namely, the method includes two steps, (i) a step in which a space defined by six dimensions is created wherein five dimensions thereof correspond to five respective independent variables of which a set of four independent variables relate to the flow-rate of respective gases a plurality of kinds, a fifth independent variable relates to total pressure, and a sixth dimension relates to observed Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) characteristics, and (ii) a step in which an optical film is deposited while maintaining three of the set of four independent variables substantially constant as well as the fifth independent variable, and varying a fourth of the set of four independent variables to obtain desired characteristics in the sixth dimension.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は光学フィルムに関する
ものであり、より具体的には、例えば、光学的Mux/
Demux装置(マルチプレクサ/デマルチプレクサ)
用の導波路(waveguide)製造における光学品
質のシリカフィルムを蒸着(デポジット)する(dep
osit)方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical film, more specifically, for example, an optical Mux /
Demux device (multiplexer / demultiplexer)
Optical quality silica film in the manufacture of waveguides for optical fiber (dep)
osit) method.

【0002】[0002]

【従来の技術】光学的マルチプレクサ(Multipl
exer)(Mux)及びデマルチプレクサ(Dmu
x)のような光学装置には、インターナショナルテレコ
ミュニケーションズユニオン(ITU)が波長分割多重
(WDM)転送ネットワーク用、及び、ファイバーツー
ザホーム(Fiber−To−The−Home)(F
TTH)技術を用いる光学アクセスネットワーク用とし
て推奨する、1.30二方向性狭光学バンド(bi−d
irectional narrow optical
band)及び(又は)1.55μmのビデオ信号光
学バンドにおいて、非常に透明な(transpare
nt)光学品質のシリカ導波路が要求される。
2. Description of the Related Art An optical multiplexer (Multipl)
exer) (Mux) and demultiplexer (Dmu)
For optical devices such as x), International Telecommunications Union (ITU) for wavelength division multiplexing (WDM) transport networks, and Fiber-To-The-Home (F).
1.30 bidirectional narrow optical band (bi-d) recommended for optical access networks using TTH technology.
Directional Narrow optical
band) and / or 1.55 μm video signal optical band, very transparent.
nt) Optical quality silica waveguides are required.

【0003】そのような導波路は、例えば、Uchid
a N.によるFTTH用のスポットサイズのコンバー
タ集積レーザーダイオードと統合された受動的配列ハイ
ブリッドWDMモジュール、Electronic L
etters、32(18)、1996;Inoue
Y.によるWDMシステム用のシリカ系平面光波回路、
IEICE Trans.Electron.、E80
C(5)、1997;Inoue Y.によるアクセス
ネットワーク用のPLCハイブリッド集積WDMトラン
シーバモジュール、NTT Review、9(6)、
1997;及びTakahashi H.によるWDM
システム用の配列導波路格子(Arrayed−wav
eguide grating)波長多重装置、NTT
Review、10(1)、1998;に論じられて
いる。
Such a waveguide is, for example, a Uchid
a N.A. Passive Array Hybrid WDM Module Integrated with Spot Size Converter Integrated Laser Diode for FTTH, Electronic L
etters, 32 (18), 1996; Inoue.
Y. Silica-based planar lightwave circuit for WDM systems by
IEICE Trans. Electron. , E80
C (5), 1997; Inoue Y. PLC Hybrid Integrated WDM Transceiver Module for Access Networks, by NTT Review, 9 (6),
1997; and Takahashi H .; By WDM
Arrayed-wave grating for system
egide grating) wavelength division multiplexer, NTT
Review, 10 (1), 1998 ;.

【0004】これらのシリカ導波路は、基本的に3つの
フィルムから構成される:バッファ(buffer)、
コア(core)及びクラッド部(claddin
g)。簡略化するため、バッファとクラッド部は通常同
一組成のもので、かつ、通常、同一の特性、つまり、
1.55μm波長(又は、1.30μm波長)にて同一
の屈折率を有する。1.55μm波長(及び(又は)
1.30μm波長)のレーザービームを拘束する(co
nfine)ために、コアは、1.55μm波長(及び
(又は)1.30μm波長)で、バッファ(クラッド
部)より大きな屈折率を有しなければならない。コアと
バッファ(クラッド部)の間で必要とされる、1.55
μm波長(及び(又は)1.30μm波長)での屈折率
差は「デルタn」(delta−n)と称される。この
「デルタn」は、シリカ導波路の最も重要な特性の一つ
である。1.55μm波長(及び(又は)1.30μm
波長)光学領域において、適切な「デルタn」を有する
光学的に透明なバッファ(クラッド部)及びコアを製造
することは非常に困難である。
These silica waveguides basically consist of three films: a buffer,
Core and claddin
g). For simplification, the buffer and cladding are usually of the same composition and usually have the same characteristics:
It has the same refractive index at 1.55 μm wavelength (or 1.30 μm wavelength). 1.55 μm wavelength (and / or)
Constrain the laser beam of 1.30 μm wavelength (co
To be nfine), the core must have a higher index of refraction at the 1.55 μm wavelength (and / or 1.30 μm wavelength) than the buffer (cladding). 1.55 required between core and buffer (clad)
The refractive index difference at the μm wavelength (and / or 1.30 μm wavelength) is referred to as “delta n” (delta-n). This "delta n" is one of the most important properties of silica waveguides. 1.55 μm wavelength (and / or 1.30 μm)
In the (wavelength) optical domain, it is very difficult to produce optically transparent buffers (claddings) and cores with suitable "delta n".

【0005】これらの高性能の光学的に透明なシリカ導
波路を得るために、従来技術の中で種々の技術的手法が
試みられてきた。第一の手法は、フレーム加水分解デポ
ジション(Flame Hydrolysis Dep
osition)(FHD)の使用である。この技法に
は、水素、酸素及びその他のガス中における複数のガラ
ス微粒子の融合(fusion)、次いで、1200〜
1350℃でのいくつかのデポジション後のアニール
(anneal)が含まれる。第二の手法は、高圧スト
リーム(High Pressure Stream)
(HPS)技法である。この技法には、酸素含有雰囲気
下における、非常に高温でのシリコンからシリカフィル
ムの直接成長、次いで、約1000℃という非常に高温
でのアニールが含まれる。第三の手法は、約350℃で
の水晶又はシリカの電子ビーム蒸着(EBVD)技法
で、次いで、1200℃という非常に高温でアニールさ
れる。
In order to obtain these high performance optically transparent silica waveguides, various technical techniques have been tried in the prior art. The first method is Flame Hydrolysis Dep.
position) (FHD). This technique involves the fusion of a plurality of glass particles in hydrogen, oxygen and other gases, and then 1200-200.
Some post-deposition annealing at 1350 ° C. is included. The second method is a high pressure stream.
(HPS) technique. This technique involves the direct growth of silica films from silicon at very high temperatures in an oxygen-containing atmosphere, followed by annealing at very high temperatures of about 1000 ° C. The third approach is the electron beam evaporation (EBVD) technique of quartz or silica at about 350 ° C, followed by annealing at a very high temperature of 1200 ° C.

【0006】他の手法は、プラズマ増速化学蒸着(PE
CVD)技法の使用である。そのような技法が以下の文
書に述べられている:シリコンオキシニトリド薄膜導波
路の低温プラズマ化学蒸着、Applied Opti
cs、23(16)、2744、1984;Valet
te S.によるシリコン基材上で得られる新規な集積
光学的マルチプレクサ−デマルチプレクサ、ECIO’
87、145、1987;Grand G.による光通
信用の低損失PECVDシリカチャネル導波路、Ele
ctron.Lett.、26(25)、2135、1
990;Bruno F.による1.5μm波長での低
損失SiON光導波路のプラズマ増速化学蒸着、App
lied Optics、30(31)、4560、1
991;Kasper K.による高品質シリコンオキ
シニトリド導波路の迅速なデポジション、IEEE T
rans.Photonics Tech.Let
t.、3(12)、1096、1991;Lai Q.
による低損失シリカ導波路の製造のための簡単な技術、
Elec.Lett.、28(11)、1000、19
92;Bulat E.S.による低温プラズマ処理技
法を用いた導波路の製造、J.Vac.Sci.Tec
hnol.All(4)、1268、1993;Imo
to K.による低温プロセスによって製造される高屈
折率差及び低損失の光導波路、Electron.Le
tt.、29(12)、1123、1993;Bazy
lenko M.V.による1.50−1.55μm波
長範囲における損失が著しく改良された低温PECVD
チャネル導波路の製造、IEEEPhotonics
Tech.Lett.、7(7)、774、1995;
Liu K.によるハイブリッドオプトエレクトロニク
スデジタル可同調(tunable)受信機、SPI
E、Vol 2402、104、1995;Yokoh
ama S.によるシリコンチップ上の光導波路、J.
Vac.Sci.Technol.A13(3)、62
9、1995;Hoffmann M.によるPECV
D/RIEによって製造された、シリコン上の小さなコ
ア寸法を有する低温窒素ドーピング導波路、ECIO
‘95、299、1995;Bazylenko M.
V.による集積光学用途用のホローカソード(holl
ow cathode)反応器内にデポジットされた純
粋な及びフッ素ドーピングしたシリカフィルム、J.V
ac.Sci.Technol.A14(2)、33
6、1996;Durandet A.によるPECV
Dを用いて低温で製造されたシリカ埋め込みチャネル導
波路、Electronics Letters、32
(4)、326、1996;Poenar D.による
薄膜シリコンに適合した材料(thin film s
ilicon−compatible materia
l)の光学的性質、Appl.Opt.36(21)、
5122、1997;Agnihotri O.P.に
よるオプトエレクトロニクス集積回路用のシリコンオキ
シニトリド導波路、Jpn.J.Appl.Phy
s.、36、6711、1997;Boswell
R.W.によるヘリコン拡散反応器を用いた集積光学用
途用のシリコンジオキシドフィルムのデポジション、半
導体のプラズマ処理、Klumer Academic
Publishers、433、1997;Hoff
mann M.による光通信システム用の小さなコア寸
法を有する低損失繊維マッチング(fiber−mat
ched)低温PECVD導波路、IEEE Phot
onics Tech.Lett.、9(9)、123
8、1997;Pereyra I.、高品質低温DP
ECVDシリコンジオキシド、J.Non−Cryst
alline Solids、212、225、199
7;Kenyon T.、シリコンリッチシリカと希土
類ドーピングシリコンリッチシリカの発光研究、Fou
rth Int.Symp.Quantum Conf
inement Electrochemical S
ociety、97−11、304、1997;Ala
yo M.によるPECVD技法によって低温で得られ
る肉厚SiOとSiOフィルム、Thin S
olid Films、332、40、1998;Bu
lla D.による集積光導波路用途用の肉厚TEOS
PECVDシリコンオキシドフィルムのデポジショ
ン、Thin Solid Films、334、6
0、1998;Canning J.によるゲルマノシ
リカ平面導波路におけるネガティブインデックスグレー
ティング(Negative index grati
ng)、Electron.Lett.、34(4)、
366、1998;Valette S.による受動的
光学部品を達成するためのLETIでの集積光学技術の
分野における現状、J.of Modern Opti
cs、35(6)、933、1998;Ojha S.
による分極不感性(polarization−ins
ensitive)でかつ非常に低いクロストークのA
WGグレーティングデバイスの簡単な製造方法、Ele
ctron.Lett.、34(1)、78、199
8;Johnson C.によるシリカ−オン−Siの
イオン打込み(implantation)によって形
成される導波路の熱アニーリング、Nuclear I
nstruments and Methods in
PhysicsResearch、B141、67
0、1998;Ridder R.による光通信用途用
のシリコンオキシニトリド平面導波構造体、IEEE
J.ofSel.Top.In Quantum El
ectron.、4(6)、930、1998;Ger
mann R.による光導波路用途用のシリコンオキシ
ニトリドフィルム、195th meeting of
the Electrochemical Soci
ety、99−1、May 1999、Abstrac
t 137、1999;Worhoff K.による集
積光学用途用に最適化されたプラズマ増速化学蒸着シリ
コンオキシニトリド、Sensors and Act
uators、74、9、1999;及びOffrei
n B.によるWDMネットワーク用の平面通過帯域
(flat passband)を有する波長可同調光
学アッド−アフター−ドロップ(add−after−
drop)フィルター、IEEE Photonics
Tech. Lett.、11(2)、239、19
99.
Another approach is plasma enhanced chemical vapor deposition (PE
CVD) technique. Such techniques are described in the following documents: Low temperature plasma chemical vapor deposition of silicon oxynitride thin film waveguides, Applied Opti.
cs, 23 (16), 2744, 1984; Valet.
te S. Novel Integrated Optical Multiplexer-Demultiplexer, ECIO ', Obtained on Silicon Substrate
87, 145, 1987; Grand G. et al. Low Loss PECVD Silica Channel Waveguide for Optical Communication, Ele
ctron. Lett. , 26 (25), 2135, 1
990; Bruno F .; Enhanced Chemical Vapor Deposition of Low-Loss SiON Optical Waveguide at 1.5 μm Wavelength, App
Lied Optics, 30 (31), 4560, 1
991; Kasper K .; Deposition of High Quality Silicon Oxynitride Waveguides by IEEE Tee
rans. Photonics Tech. Let
t. 3 (12), 1096, 1991; Lai Q .;
A simple technique for the manufacture of low loss silica waveguides by
Elec. Lett. , 28 (11), 1000, 19
92; Bulat E .; S. Fabrication of Waveguides Using the Low Temperature Plasma Treatment Technique by J. Vac. Sci. Tec
hnol. All (4), 1268, 1993; Imo
to K. High index difference and low loss optical waveguide manufactured by a low temperature process by Electron. Le
tt. , 29 (12), 1123, 1993; Bazy.
lenko M. V. Temperature PECVD with significantly improved loss in the 1.50-1.55 μm wavelength range according to
Channel Waveguide Manufacturing, IEE Photonics
Tech. Lett. , 7 (7), 774, 1995;
Liu K. Hybrid Optoelectronics Digital Tunable Receiver, SPI by
E, Vol 2402, 104, 1995; Yokoh.
ama S. Optical waveguides on silicon chips by J.
Vac. Sci. Technol. A13 (3), 62
9, 1995; Hoffmann M .; By PECV
Low temperature nitrogen-doped waveguide with small core dimensions on silicon, ECIO, manufactured by D / RIE
'95, 299, 1995; Bazylenko M .;
V. Hollow cathode for integrated optics applications by
ow cathode) pure and fluorine-doped silica films deposited in a reactor; V
ac. Sci. Technol. A14 (2), 33
6, 1996; Durandet A .; By PECV
Silica Buried Channel Waveguides Fabricated at Low Temperature Using D, Electronics Letters, 32
(4), 326, 1996; Poenar D. et al. Materials suitable for thin film silicon by thin films
ilicon-compatible material
l) optical properties, Appl. Opt. 36 (21),
5122, 1997; Agnihotri O .; P. Silicon Oxynitride Waveguides for Optoelectronic Integrated Circuits, Jpn. J. Appl. Phy
s. , 36, 6711, 1997; Boswell.
R. W. Deposition of Silicon Dioxide Films for Integrated Optical Applications Using Helicon Diffusion Reactors, Plasma Treatment of Semiconductors, Klumer Academic
Publishers, 433, 1997; Hoff
mann M.M. Low-loss fiber-matching with small core dimensions for optical communication systems
ched) Low temperature PECVD waveguide, IEEE Photo
onics Tech. Lett. , 9 (9), 123
8, 1997; Pereyra I .; , High quality low temperature DP
ECVD Silicon Dioxide, J. Non-Cryst
alline Solids, 212, 225, 199
7; Kenyon T. , Luminescent studies of silicon-rich silica and rare-earth-doped silicon-rich silica, Fou
rth Int. Symp. Quantum Conf
element Electrochemical S
ociety, 97-11, 304, 1997; Ala.
yo M. Thick SiO x N y and SiO 2 films obtained at low temperature by the PECVD technique by Thin S
old Films, 332, 40, 1998; Bu
lla D.I. TEOS for integrated optical waveguide applications
PECVD Silicon Oxide Film Deposition, Thin Solid Films, 334, 6
0, 1998; Canning J. et al. By Negative index grating in germano silica planar waveguide
ng), Electron. Lett. , 34 (4),
366, 1998; Valette S. et al. In the field of integrated optics technology at LETI to achieve passive optical components by J. of Modern Opti
cs, 35 (6), 933, 1998; Ojha S. et al.
Polarization-ins due to
A) with very low crosstalk
Ele, a simple method for manufacturing a WG grating device
ctron. Lett. , 34 (1), 78, 199
8; Johnson C .; Annealing of Waveguides Formed by Ion Implantation of Silica-on-Si by N.
nstruments and Methods in
Physics Research, B141, 67
0, 1998; Ridder R. et al. Silicon oxynitride planar waveguide structure for optical communication applications, IEEE
J. ofSel. Top. In Quantum El
electron. 4 (6), 930, 1998; Ger.
mann R.M. Silicon oxynitride film for optical waveguide applications by, 195 th meeting of
the Electrochemical Soci
ety, 99-1, May 1999, Abstrac
t 137, 1999; Worhoff K .; Enhanced Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Silicon Oxynitride, Sensors and Act for Integrated Optical Applications
uators, 74, 9, 1999; and Offrei
n B. Tunable optical add-after-drop with flat passband for WDM networks according to US Pat.
drop) filter, IEEE Photonics
Tech. Lett. , 11 (2), 239, 19
99.

【0007】これら種々のPECVD技法の比較が次の
表にまとめてある。
A comparison of these various PECVD techniques is summarized in the table below.

【0008】[0008]

【表1】 [Table 1]

【0009】この表は、光学吸収を低下させるよう試み
る一方、バッファ(クラッド部)及びコアの屈折率を改
良するために試みられてきた方法を比較している。これ
らの種々の技法は次の主要なカテゴリーにグループ分け
できる。すなわち、シリカフィルムの屈折率を調節する
ために、未知(unknown)の硼素(B)及び(又
は)燐(P)の化学物質と組合せた未知の化学品を使用
するPECVD;シリカフィルムの屈折率を調節する未
知の手段と組合せたTEOSを使用するPECVD;シ
リカフィルムの屈折率を調節する未知の手段と組合せ
た、酸素によるSiHの酸化を使用するPECVD;
シリカフィルムの屈折率を調節するためのCF(Si
/酸素/CF流量比)と組合せた、酸素によるS
iHの酸化を使用するPECVD;シリカフィルムの
屈折率を調節するためのNO(SiH/NO流量
比)と組合せた、NOによるSiHの酸化を使用す
るPECVD;シリカフィルムの屈折率を調節するため
のNOとN(SiH/NO/N流量比)と組
合せた、NOによるSiHの酸化を使用するPEC
VD;シリカフィルムの屈折率を調節するためのN
とAr(SiH/NO/Ar流量比)と組合せた、
OによるSiHの酸化を使用するPECVD;及
びシリカフィルムの屈折率を調節するためのNOとN
(SiH/NO/NH流量比)と組合せた、
OによるSiHの酸化を使用するPECVD、の
カテゴリー群である。
This table compares methods that have been attempted to improve the refractive index of the buffer (cladding) and core while attempting to reduce optical absorption. These various techniques can be grouped into the following major categories: That is, PECVD using an unknown chemical in combination with an unknown boron (B) and / or phosphorus (P) chemistry to adjust the refractive index of the silica film; PECVD using TEOS in combination with an unknown means of adjusting; PECVD using oxidation of SiH 4 by oxygen in combination with an unknown means of adjusting the refractive index of a silica film;
CF 4 (Si for adjusting the refractive index of the silica film
S with oxygen combined with H 4 / oxygen / CF 4 flow ratio)
PECVD using oxidation of iH 4; in combination with N 2 O to adjust the refractive index of the silica films (SiH 4 / N 2 O flow ratio), PECVD using oxidation of SiH 4 by the N 2 O; silica in combination with N 2 O and N 2 for adjusting the refractive index of the film (SiH 4 / N 2 O / N 2 flow rate ratio), PEC oxide is used in the SiH 4 by N 2 O
VD: N 2 O for adjusting the refractive index of the silica film
And Ar (SiH 4 / N 2 O / Ar flow rate ratio),
PECVD using the oxidation of SiH 4 by N 2 O; and N 2 O and N for adjusting the refractive index of silica films
H 3 (SiH 4 / N 2 O / NH 3 flow ratio),
PECVD using oxidation of SiH 4 by N 2 O, a category group.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】これら従来技術の中の
いずれも、例えば、光導波路のコア及びクラッド層を形
成する隣接フィルム間において、望みの屈折率差を創出
する能力を有する高品質フィルムを達成するという問題
に満足に答えていない。
In any of these conventional techniques, for example, a high quality film having an ability to create a desired refractive index difference between adjacent films forming a core and a clad layer of an optical waveguide is provided. I'm not happy with the problem of achieving it.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】広い観点からいえば、本
発明は、複数の反応性ガスの存在下でPECVD(プラ
ズマ増速化学蒸着)によって光学フィルムを蒸着させ;
そして、蒸着されたフィルムにおける望ましくない吸収
ピークを最小にするために、該複数の反応性ガスのうち
の少なくとも一つの流量を制御することを含む、PEC
VDによって光学品質のフィルムを蒸着する方法を供す
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Broadly speaking, the present invention comprises the deposition of an optical film by PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) in the presence of a plurality of reactive gases;
And controlling the flow rate of at least one of the plurality of reactive gases to minimize unwanted absorption peaks in the deposited film.
It provides a method of depositing optical quality films by VD.

【0012】典型的には、この光学フィルムはシリカで
ある。反応性ガスは通常PHであるが、例えば、ジボ
ラン:B、アルシン:AsH、水素化チタン:
TiH又はゲルマン:GeH、四フッ化シリコン:
SiF、又は四フッ化炭素:CFでもあり得る。
Typically, the optical film is silica. The reactive gas is usually PH 3 , but for example, diborane: B 2 H 6 , arsine: AsH 3 , titanium hydride:
TiH 4 or germane: GeH 4 , silicon tetrafluoride:
It can also be SiF 4 or carbon tetrafluoride: CF 4 .

【0013】本発明は、PECVD技法を用いるシリカ
導波路の製造に使用できる。全蒸着圧力並びに、SiF
、NO、N及びPHのような複数の反応性ガス
の独立した制御は、6つの要素によって規定される空間
(six−dimensional space)にお
ける真空ポンプのポンピング速度の自動制御によって行
われる。好ましい実施態様においては、これには、第一
独立変数として、SiF流;第二独立変数として、N
O流;第三独立変数として、N流;第四独立変数と
して、PH流;第五独立変数として、全蒸着圧力(ポ
ンピング速度の自動調節によって制御される);及び第
六独立変数として、観察される導波路特性が含まれる。
The present invention can be used in the manufacture of silica waveguides using PECVD techniques. Total deposition pressure and SiF
Independent control of multiple reactive gases such as 4 , N 2 O, N 2 and PH 3 is performed by automatic control of the pumping rate of the vacuum pump in the six-dimensional space defined by the six elements. Be seen. In a preferred embodiment, this includes SiF 4 flow as the first independent variable; N as the second independent variable.
2 O flow; N 2 flow as third independent variable; PH 3 flow as fourth independent variable; total deposition pressure (controlled by automatic adjustment of pumping rate) as fifth independent variable; and sixth independent variable , Which includes the observed waveguide characteristics.

【0014】本発明者らは、蒸着後に低温度で熱処理し
た後の望ましくない残留Si:N−H振動子(オシレー
タ)(oscillator)(3380cm−1を中
心とするFTIRピークとして観察される)を排除する
一方で、要求される屈折率差「デルタn」(delta
−n)を達成する上で、他の変数を一定に保ちながらP
流量を変えることが鍵となる因子であることを明ら
かにした。本発明により、1.55μm波長(及び(又
は)1.30μm波長)光学領域における光学吸収が少
ない改良されたシリカ導波路の生産が可能となり、そし
て、1.55μm波長のビデオ信号光学バンド(及び
(又は)1.30μm波長の二方向性狭光学バンド)に
おける改良された性能を有する高性能光学品質のマルチ
プレクサ(Mux)及びデマルチプレクサ(Dmux)
を製造することが可能となる。
The inventors have found that undesired residual Si: N—H oscillators (oscillators) (observed as FTIR peaks centered at 3380 cm −1 ) after heat treatment at low temperature after deposition. While eliminating, the required refractive index difference "delta n" (delta
-N) is achieved, while keeping other variables constant, P
It was revealed that changing the H 3 flow rate is a key factor. The present invention allows for the production of improved silica waveguides with low optical absorption in the 1.55 μm wavelength (and / or 1.30 μm wavelength) optical region, and the 1.55 μm wavelength video signal optical band (and High performance optical quality multiplexers (Mux) and demultiplexers (Dmux) with improved performance in (or) bidirectional narrow optical bands at 1.30 μm wavelength.
Can be manufactured.

【0015】本発明は、市販品として入手できるPEC
VDシステム、米国、カリフォルニア州、Novell
us Systems社製の「Concept On
e」システムを用いて実施できる。
The present invention is a commercially available PEC.
VD System, Novell, California, USA
"Concept On" manufactured by us Systems
e "system.

【0016】2001年4月13日に出願された本発明
者らの米国同時係属出願には、5つの要素によって規定
される空間における種々のバッファ(クラッド部)の光
学的性質の最適化に及ぼす、第四独立変数、全蒸着圧力
の驚くべき効果が示されている。この場合の5つの要素
によって規定される空間は次の変数から成る;第一独立
変数、SiHガス流、典型的には0.20標準リット
ル/分(ここで「標準」は、標準状態に換算した体積に
よる流量を意味する)に固定される;第二独立変数、N
Oガス流、典型的には6.00標準リットル/分に固
定される;第三独立変数、Nガス流、典型的には3.
15標準リットル/分に固定される;第四独立変数、全
蒸着圧力、これは可変である;そして5つ目の要素は、
図1、図3、図6、図8、図10及び図12に報告され
ているような、種々のバッファー(クラッド部)の観察
されるFTIR特性によって供される。この出願に報告
されているように、全蒸着圧力は、2.00Torr
(トル);2.10Torr;2.20Torr;2.
30Torr;2.40Torr;2.50Torr;
又は2.60Torrに設定することができる。
Our US copending application, filed April 13, 2001, is concerned with optimizing the optical properties of various buffers (claddings) in the space defined by five elements. , The fourth independent variable, the surprising effect of total deposition pressure is shown. The space defined by the five elements in this case consists of the following variables; the first independent variable, the SiH 4 gas flow, typically 0.20 standard liters / minute (where “standard” refers to standard conditions). Mean flow rate by converted volume); second independent variable, N
2 O gas stream, typically fixed at 6.00 standard liters / minute; third independent variable, N 2 gas stream, typically 3.
Fixed at 15 standard liters / minute; fourth independent variable, total deposition pressure, which is variable; and the fifth element is
It is provided by the observed FTIR characteristics of various buffers (claddings), as reported in FIGS. 1, 3, 6, 8, 10, and 12. As reported in this application, the total deposition pressure is 2.00 Torr.
(Torr); 2.10 Torr; 2.20 Torr; 2.
30 Torr; 2.40 Torr; 2.50 Torr;
Alternatively, it can be set to 2.60 Torr.

【0017】本発明は、6つの要素によって規定される
空間における種々のバッファ(クラッド部)とコアの光
学的性質の同時最適化に及ぼす第4の独立変数であるP
ガス流の驚くべき効果に基づくものである。
The present invention is the fourth independent variable, P, which affects the simultaneous optimization of the optical properties of various buffers (claddings) and cores in the space defined by the six elements.
It is based on the surprising effect of H 3 gas flow.

【0018】本発明の原理に従えば、典型的に、第一独
立変数、SiHガス流は0.20標準リットル/分に
固定され;第二独立変数、NOガス流は6.00標準
リットル/分に固定され;そして第三独立変数、N
ス流は3.15標準リットル/分に固定される。
In accordance with the principles of the present invention, typically the first independent variable, SiH 4 gas flow, is fixed at 0.20 standard liters / minute; the second independent variable, N 2 O gas flow, is 6.00. The standard independent liter / minute is fixed; and the third independent variable, N 2 gas flow, is fixed at 3.15 standard liter / minute.

【0019】第四独立変数、PHガス流は変化され、
次の値の一つを採ることができる:0.00標準リット
ル/分;0.12標準リットル/分;0.25標準リッ
トル/分;0.35標準リットル/分;0.50標準リ
ットル/分;0.65標準リットル/分。
The fourth independent variable, PH 3 gas flow, is varied,
One of the following values can be taken: 0.00 standard liters / minute; 0.12 standard liters / minute; 0.25 standard liters / minute; 0.35 standard liters / minute; 0.50 standard liters / minute; Min; 0.65 standard liters / minute.

【0020】第五独立変数、全蒸着圧力は、具体的には
2.60Torrに固定され;6つ目の要素は、図2、
図4、図5、図7、図9、図11及び図13に示されて
いるような種々のコアの観察されるFTIR特性によっ
て供される。
The fifth independent variable, total deposition pressure, is specifically fixed at 2.60 Torr; the sixth element is shown in FIG.
This is provided by the observed FTIR characteristics of various cores as shown in FIGS. 4, 5, 7, 9, 11 and 13.

【0021】この新しい技法は、蒸着後に低い温度で熱
処理した後の望ましくない残留Si:N−H振動子(3
380cm−1を中心とするFTIRピークとして観察
される)を排除する一方で、要求される「デルタn」を
達成するための鍵である。本技法により、1.55μm
波長(及び(又は)1.30μm波長)光学領域におけ
る光学吸収が少ない改良されたシリカ導波路の生産が可
能となり、そして、1.55μm波長のビデオ信号光学
バンド(及び(又は)1.30μm波長の二方向性狭光
学バンド)における改良された性能を有する高性能光学
品質のマルチプレクサ(Mux)及びデマルチプレクサ
(Dmux)を製造することが可能となる。
This new technique is an undesired residual Si: N--H oscillator (3) after heat treatment at low temperature after deposition.
(Which is observed as an FTIR peak centered at 380 cm −1 ), while achieving the required “delta n”. With this technique, 1.55 μm
Enables production of improved silica waveguides with low optical absorption in the wavelength (and / or 1.30 μm wavelength) optical region, and a video signal optical band of 1.55 μm wavelength (and / or 1.30 μm wavelength) It is possible to fabricate high performance optical quality multiplexers (Mux) and demultiplexers (Dmux) with improved performance in the bidirectional narrow optical band).

【0022】また、本発明は、以下のステップを含むP
ECVDによって光学品質のフィルムを蒸着する方法も
供する。すなわち、6つの要素によって規定される空間
を作成するステップであって、そこで、6つの要素のう
ちの5つの要素は5つの各々独立の変数に相当し、その
うちの4つの独立変数の組は複数種のガスの各々の流量
に関し、もう一つの5番目の独立変数は全圧に関し、そ
して、6つ目の要素は観察されたFTIRの特徴に関す
る、上記6つの要素によって規定される空間を作成する
ステップ、及び、前記4つの独立変数の組のうちの3つ
の独立変数並びに前記5番目の独立変数を一定に維持し
つつ、かつ、前記6番目の要素についての望ましい特徴
を得るために前記4つの独立変数の組のうちのもう一つ
の4番目の独立変数を変化させつつ、光学フィルムを蒸
着するステップ、である。
The present invention also includes the following steps P
A method of depositing optical quality films by ECVD is also provided. That is, the step of creating a space defined by 6 elements, wherein 5 elements of the 6 elements correspond to 5 independent variables, respectively, and 4 independent variable groups among them are plural. For each flow of species gas, another fifth independent variable relates to total pressure and a sixth element creates the space defined by the above six elements with respect to the observed FTIR characteristics. Step and maintaining the three independent variables of the set of four independent variables and the fifth independent variable constant and to obtain the desired feature for the sixth element Depositing an optical film while varying the fourth independent variable of the other set of independent variables.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】(種々のコアのFTIR特性に及
ぼすPFガス流の影響)図1に、本発明者らの同時係
属出願に述べられているPECVD技法を用い、かつ、
800℃の低温の窒素雰囲気中での3時間の熱処理の後
に得られた、種々のバッファ(クラッド部)の基本的な
FTIRスペクトルが示してある。この図は次のことを
示している:蒸着圧力を2.00Torrから2.40
Torrに上げた時に、FWHM Si−O−Si「横
揺れ振動モード」(“rocking mode”)吸
収ピーク(410と510cm−1の間)が徐々により
強くかつより小さくなり、次いで、蒸着圧力を2.40
Torrから2.60Torrに更に上げた時に、FW
HM Si−O−Si「横揺れモード」吸収ピークが徐
々により弱くかつ大きくなり;蒸着圧力を2.00To
rrから2.40Torrに上げた時に、FWHM S
i−O−Si「同位相伸縮モード」(“in−phas
e−stretching mode”)吸収ピーク
(1000と1160cm−1の間)が徐々により強く
かつより小さくなり、これは最適密度と144°の最適
Si−O−Si結合角度を有するより多くの化学量論的
シリカフィルムを示し次いで、蒸着圧力を2.40To
rrから2.60Torrに更に上げた時に、FWHM
Si−O−Si「同位相伸縮モード」吸収ピークが徐
々により弱くなり;そして、蒸着圧力を2.00Tor
rから2.40Torrに上げた時に、Si−O−Si
「同位相伸縮モード」吸収ピーク(1080cm−1
とSi−O−Si「変角振動モード」(“bendin
g mode”)吸収ピーク(810cm−1)の間の
分離が、850と1000cm−1の間で徐々により深
い谷を持って、徐々により明確になり、次いで、蒸着圧
力を2.40Torrから2.60Torrに更に上げ
た時に、分離が徐々により不明確になり、そして、85
0と1000cm−1の間の谷が徐々により浅くなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Effect of PF 3 Gas Flow on FTIR Properties of Various Cores FIG. 1 uses the PECVD technique described in our co-pending application, and
Shown are the basic FTIR spectra of various buffers (claddings) obtained after 3 hours of heat treatment in a nitrogen atmosphere at a low temperature of 800 ° C. This figure shows that the deposition pressure is from 2.00 Torr to 2.40.
When raised to Torr, the FWHM Si-O-Si "rocking mode" absorption peak (between 410 and 510 cm- 1 ) gradually became stronger and smaller, and then the deposition pressure was increased to 2 .40
FW when raised from Torr to 2.60 Torr
HM Si-O-Si "rolling mode" absorption peak gradually weaker and larger; deposition pressure 2.00To
When raised from rr to 2.40 Torr, FWHM S
i-O-Si “In-phase expansion mode” (“in-phase”)
The e-stretching mode ") absorption peak (between 1000 and 1160 cm -1 ) becomes progressively stronger and smaller, which is more stoichiometric with optimal density and optimal Si-O-Si bond angle of 144 °. Showing a dynamic silica film and then setting the deposition pressure to 2.40 To
When further raised from rr to 2.60 Torr, FWHM
The Si-O-Si "in-phase stretching mode" absorption peak is gradually weaker; and the deposition pressure is 2.00 Torr.
from r to 2.40 Torr, Si-O-Si
"In-phase stretching mode" absorption peak (1080 cm -1 ).
And Si-O-Si "Bending vibration mode"("bendin
The separation between the (g mode ") absorption peaks (810 cm -1 ) becomes progressively more pronounced with a progressively deeper valley between 850 and 1000 cm -1 , then the deposition pressure from 2.40 Torr to 2.40 Torr. When further raised to 60 Torr, the separation gradually becomes less clear and 85
The valley between 0 and 1000 cm -1 becomes progressively shallower.

【0024】図2は、本発明の原理に従って、PECV
D技法を用い、かつ、800℃の低温の窒素雰囲気中で
の3時間の熱処理の後に得られた、種々のコアの基本的
なFTIRスペクトルを示している。蒸着圧力を2.6
0Torrに固定した場合、PHガス流をSiH
ス流、NOガス流及びNガス流とは独立に制御して
も、処理されたシリカフィルムの基本的FTIRスペク
トルに何の影響も及ぼさない。
FIG. 2 illustrates a PECV in accordance with the principles of the present invention.
Figure 3 shows basic FTIR spectra of various cores obtained using the D technique and after 3 hours of heat treatment in a nitrogen atmosphere at a low temperature of 800 ° C. Vapor deposition pressure is 2.6
When fixed at 0 Torr, controlling PH 3 gas flow independently of SiH 4 gas flow, N 2 O gas flow and N 2 gas flow had no effect on the basic FTIR spectrum of the treated silica film. Does not reach.

【0025】蒸着圧力を2.60Torrに固定した場
合の図1において見られる強くて小さなFWHM Si
−O−Si「横揺れモード」吸収ピーク(410と51
0cm−1の間)が、PHガス流量を0.00標準リ
ットル/分から0.65標準リットル/分に徐々に上げ
た時に、図2においても保持されている。
The strong and small FWHM Si seen in FIG. 1 when the deposition pressure is fixed at 2.60 Torr.
-O-Si "rolling mode" absorption peak (410 and 51
0 cm −1 ) is also retained in FIG. 2 when the PH 3 gas flow rate is gradually increased from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute.

【0026】蒸着圧力を2.60Torrに固定した場
合の図1において見られる強くて小さなFWHM Si
−O−Si「同位相伸縮モード」吸収ピーク(1000
と1160cm−1の間)が、PHガス流量を0.0
0標準リットル/分から0.65標準リットル/分に徐
々に上げた時に、図2においても保持されている。
The strong and small FWHM Si seen in FIG. 1 when the deposition pressure is fixed at 2.60 Torr.
-O-Si "in-phase stretching mode" absorption peak (1000
And 1160 cm −1 ), the PH 3 gas flow rate is 0.0
It is also retained in FIG. 2 when gradually increasing from 0 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute.

【0027】蒸着圧力を2.60Torrに固定した場
合の図1において見られる、850と1000cm−1
の間に深い谷を持つ、Si−O−Si「同位相伸縮モー
ド」吸収ピーク(1080cm−1)とSi−O−Si
「変角振動モード」吸収ピーク(810cm−1)の間
の分離が、PHガス流量を0.00標準リットル/分
から0.65標準リットル/分に徐々に上げた時に、図
2においても保持されている。
850 and 1000 cm −1 seen in FIG. 1 when the deposition pressure is fixed at 2.60 Torr.
Si-O-Si "in-phase stretching mode" absorption peak (1080 cm- 1 ) and Si-O-Si with deep valley between
The separation between the “bending vibration mode” absorption peaks (810 cm −1 ) also holds in FIG. 2 when the PH 3 gas flow rate is gradually increased from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute. Has been done.

【0028】(810から1000cm−1でのFTI
Rスペクトル)図3に、本発明者らの同時係属出願にお
いて述べられているPECVD技法を用い、かつ、80
0℃の低温の窒素雰囲気中での3時間の熱処理の後に得
られた、種々のバッファ(クラッド部)の810〜10
00cm−1における詳細なFTIRスペクトルが示し
てある。この図は次のことを示している:蒸着圧力を
2.00Torrから2.40Torrに上げた時に、
残留Si−OH振動子(885cm−1を中心とする)
が徐々により良好に排除され、次いで、蒸着圧力を2.
40Torrから2.60Torrに更に上げた時に、
徐々に排除がより悪くなり;蒸着圧力を2.00Tor
rから2.40Torrに上げた時に、残留SiONH
及び(又は)SiON後処理化合物のSi−ON振動
子(950cm−1を中心とする)が徐々により良好に
排除され、次いで、蒸着圧力を2.40Torrから
2.60Torrに更に上げた時に、徐々に排除がより
悪くなり;そして、蒸着圧力を2.00Torrから
2.40Torrに上げた時に、Si−O−Si「同位
相伸縮モード」吸収ピーク(1080cm−1)とSi
−O−Si「変角振動モード」吸収ピーク(810cm
−1)の間の谷が徐々により深くなり、次いで、蒸着圧
力を2.40Torrから2.60Torrに更に上げ
た時に、谷が徐々により浅くなる。
(FTI from 810 to 1000 cm -1
R spectrum) Figure 3 illustrates the PECVD technique described in our co-pending application, and
810 to 10 of various buffers (cladding part) obtained after heat treatment for 3 hours in a nitrogen atmosphere at a low temperature of 0 ° C.
A detailed FTIR spectrum at 00 cm -1 is shown. This figure shows that when the deposition pressure was increased from 2.00 Torr to 2.40 Torr,
Residual Si-OH oscillator (centered at 885 cm -1 )
Are gradually eliminated better, then the deposition pressure is 2.
When it was raised from 40 Torr to 2.60 Torr,
Exclusion gradually gets worse; deposition pressure is 2.00 Tor
Residual SiONH when raised from r to 2.40 Torr
And / or the SiON 2 post-treatment compound Si-ON oscillator (centered at 950 cm -1 ) was gradually and better excluded, and then when the deposition pressure was further increased from 2.40 Torr to 2.60 Torr, Exclusions gradually became worse; and Si-O-Si “in-phase stretching mode” absorption peak (1080 cm −1 ) and Si when the deposition pressure was raised from 2.00 Torr to 2.40 Torr.
-O-Si "Bending vibration mode" absorption peak (810 cm
The valley between -1 ) becomes progressively deeper, and then the valley becomes progressively shallower when the vapor deposition pressure is further increased from 2.40 Torr to 2.60 Torr.

【0029】図4に、以下の新しいPECVD技法を用
い、かつ、800℃の低温の窒素雰囲気中での3時間の
熱処理の後に得られた、種々のコアの810から100
0cm−1の詳細なFTIRスペクトルが示してある。
蒸着圧力を2.60Torrに固定した場合、PH
ス流をSiHガス流、NOガス流及びNガス流と
は独立に制御することにより、処理されたシリカフィル
ムの810から1000cm−1のFTIRスペクトル
にわずかな正の影響を及ぼす。
Referring to FIG. 4, various cores 810 to 100 obtained using the following new PECVD technique and after 3 hours heat treatment in a low temperature nitrogen atmosphere at 800 ° C.
A detailed FTIR spectrum at 0 cm -1 is shown.
When the deposition pressure is fixed at 2.60 Torr, the PH 3 gas flow is controlled independently of the SiH 4 gas flow, the N 2 O gas flow, and the N 2 gas flow to provide 810 to 1000 cm of the treated silica film. 1 has a slight positive effect on the FTIR spectrum.

【0030】蒸着圧力を2.60Torrに固定した場
合の図3において見られる、残留Si−OH振動子(8
85cm−1を中心とする)の排除が、PHガス流量
を0.00標準リットル/分から0.65標準リットル
/分に徐々に上げた時においても保持され、実際少し改
良される。
The residual Si--OH oscillator (8) seen in FIG. 3 when the vapor deposition pressure was fixed at 2.60 Torr.
Exclusions (centered around 85 cm −1 ) are retained, and in fact slightly improved, when the PH 3 gas flow rate is gradually increased from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute.

【0031】蒸着圧力を2.60Torrに固定した場
合の図3において見られる、残留SiONH及び(又
は)SiON後処理化合物のSi−ON振動子(95
0cm−1を中心とする)の排除が、PHガス流量を
0.00標準リットル/分から0.65標準リットル/
分に徐々に上げた時にも保持され、実際少し改良され
る。
Si-ON oscillators (95) of residual SiONH and / or SiON 2 post-treatment compounds, as seen in FIG. 3 when the deposition pressure was fixed at 2.60 Torr (95
(Centered at 0 cm −1 ), the PH 3 gas flow rate is from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute
It's retained even when gradually raised to minutes, and is actually a little better.

【0032】蒸着圧力を2.60Torrに固定した場
合の図3において見られる、Si−O−Si「同位相伸
縮モード」吸収ピーク(1080cm−1)とSi−O
−Si「変角振動モード」吸収ピーク(810c
−1)の間の深い谷が、PHガス流量を0.00標
準リットル/分から0.65標準リットル/分に徐々に
上げた時にも保持され、実際少し改良される。
Si—O—Si “in-phase stretching mode” absorption peak (1080 cm −1 ) and Si—O seen in FIG. 3 when the deposition pressure was fixed at 2.60 Torr.
-Si "Bending vibration mode" absorption peak (810c
The deep valley between m −1 ) is retained and indeed slightly improved when the PH 3 gas flow rate is gradually increased from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute.

【0033】(1200から1500cm−1でのFT
IRスペクトル)図5は、以下の新しいPECVD技法
を用い、かつ、800℃の低温の窒素雰囲気中での3時
間の熱処理の後に得られた、種々のコアの1200から
1500cm−1での詳細なFTIRスペクトルを示し
ている。蒸着圧力を2.60Torrに固定した場合、
PHガス流をSiHガス流、NOガス流及び窒素
ガス流とは独立に制御すると、処理されたシリカフィル
ムの1200から1500cm−1でのFTIRスペク
トルに直接影響が及ぼされる。
(FT from 1200 to 1500 cm -1
IR spectra) FIG. 5 is a detailed view at 1200 to 1500 cm −1 of various cores obtained using the following new PECVD technique and after heat treatment for 3 hours in a low temperature nitrogen atmosphere at 800 ° C. The FTIR spectrum is shown. When the vapor deposition pressure is fixed at 2.60 Torr,
Controlling the PH 3 gas flow independently of the SiH 4 gas flow, N 2 O gas flow and nitrogen gas flow directly affects the FTIR spectrum of the treated silica film at 1200 to 1500 cm −1 .

【0034】PHガス流速を0.00標準リットル/
分から0.65標準リットル/分に上げた時、P=O振
動子(1330cm−1を中心とし、1.30から1.
55μmの光学バンドにおける光学吸収を引起し得るよ
り高次の高調波を有しない)が効果的に増加する。この
FTIR吸収ピークを、コア中への燐の組込みの検量に
使用できる。
PH 3 gas flow rate is 0.00 standard liter /
Minute to 0.65 standard liters / minute, the P = 0 oscillator (centered at 1330 cm −1 , 1.30 to 1.
(Which has no higher harmonics that can cause optical absorption in the 55 μm optical band) is effectively increased. This FTIR absorption peak can be used to calibrate the incorporation of phosphorus into the core.

【0035】(1500から1600cm−1でのFT
IRスペクトル)図6に、本発明者らの同時係属出願に
おいて述べられているPECVD技法を用い、かつ、8
00℃の低温の窒素雰囲気中での3時間の熱処理の後に
得られた、種々のバッファ(クラッド部)の1500か
ら1600cm−1での詳細なFTIRスペクトルが示
してある。この図は、2.00Torrから2.60T
orrの全ての蒸着圧力に対して、N=N振動子が排除
されることを示している。
(FT at 1500 to 1600 cm -1
IR spectrum) FIG. 6 illustrates the PECVD technique described in our co-pending application, and
Detailed FTIR spectra from 1500 to 1600 cm −1 of various buffers (claddings) obtained after heat treatment for 3 hours in a nitrogen atmosphere at a low temperature of 00 ° C. are shown. This figure shows 2.00 Torr to 2.60T
It shows that N = N oscillators are excluded for all deposition pressures of orr.

【0036】図7は、本発明の原理に従ってPECVD
技法を用い、かつ、800℃の低温の窒素雰囲気中での
3時間の熱処理の後に得られた、種々のコアの1500
から1600cm−1での詳細なFTIRスペクトルを
示している。蒸着圧力を2.60Torrに固定した場
合、PHガス流をSiHガス流、NOガス流及び
ガス流とは独立に制御しても、処理されたシリカフ
ィルムの1500から1600cm−1でのFTIRス
ペクトルに何の影響も及ぼさない。
FIG. 7 illustrates PECVD in accordance with the principles of the present invention.
1500 of various cores obtained using the technique and after 3 hours of heat treatment in a nitrogen atmosphere at a low temperature of 800 ° C.
1 shows a detailed FTIR spectrum at 1600 cm −1 . When the deposition pressure was fixed at 2.60 Torr, the PH 3 gas flow was controlled independently of the SiH 4 gas flow, N 2 O gas flow and N 2 gas flow, but the treated silica film 1500 to 1600 cm −. It has no effect on the FTIR spectrum at 1 .

【0037】0.00標準リットル/分から0.65標
準リットル/分の全てのPHガス流量に対しても、N
=N振動子が排除される。
N for all PH 3 gas flow rates from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute.
= N oscillators are eliminated.

【0038】(1700から2200cm−1でのFT
IRスペクトル)図8は、本発明者らの他の係属出願に
おいて述べられているPECVD蒸着技法を用い、か
つ、800℃の低温の窒素雰囲気中での3時間の熱処理
の後に得られた、種々のバッファ(クラッド部)の17
00から2200cm−1での詳細なFTIRスペクト
ルを示す。
(FT from 1700 to 2200 cm -1
(IR spectrum) FIG. 8 shows various results obtained using the PECVD deposition technique described in our other pending application and after heat treatment for 3 hours in a low temperature nitrogen atmosphere at 800 ° C. 17 of the buffer (cladding part)
3 shows a detailed FTIR spectrum from 00 to 2200 cm −1 .

【0039】Si=O振動子(1875cm−1を中心
とし、その第4次高調波(fourth harmon
ics)が1.282から1.389μmの光学吸収を
引き起し得る)と、未知の振動子(2010cm−1
中心とし、1.30から1.55μmの光学バンドにお
ける光学吸収を引き起し得るより大きな高調波を有しな
い)は、2.00Torrから2.60Torrのいず
れの蒸着圧力によっても影響されない。このような制限
は、1.30〜1.55μmの光学バンドで吸収を起こ
し得るのはSi=O振動子の第4次高調波のみであるか
ら、あまり重要でない。
Si = O oscillator (centered around 1875 cm −1 , and its fourth harmonic (fourth harmonic)
ics) may cause optical absorption of 1.182 to 1.389 μm) and an unknown oscillator (centered at 2010 cm −1 , causing optical absorption in the optical band of 1.30 to 1.55 μm). It has no higher harmonics to obtain) and is not affected by any deposition pressure from 2.00 Torr to 2.60 Torr. Such a limitation is not so important since it is only the fourth harmonic of the Si = O oscillator that can cause absorption in the 1.30 to 1.55 µm optical band.

【0040】図9は、本発明の原理に従ってPECVD
技法を用い、かつ、800℃の低温の窒素雰囲気中での
3時間の熱処理の後に得られた、種々のコアの1700
から2200cm−1での詳細なFTIRスペクトルを
示している。蒸着圧力を2.60Torrに固定した場
合、PHガス流をSiHガス流、NOガス流及び
ガス流とは独立に制御しても、処理されたシリカフ
ィルムの1700から2200cm−1でのFTIRス
ペクトルに何の影響も及ぼさない。
FIG. 9 illustrates PECVD in accordance with the principles of the present invention.
1700 of various cores obtained using the technique and after 3 hours of heat treatment in a nitrogen atmosphere at a low temperature of 800 ° C.
2 shows a detailed FTIR spectrum at 2200 cm −1 . When the deposition pressure was fixed at 2.60 Torr, even if the PH 3 gas flow was controlled independently of the SiH 4 gas flow, the N 2 O gas flow and the N 2 gas flow, the treated silica film 1700 to 2200 cm −. It has no effect on the FTIR spectrum at 1 .

【0041】Si=O振動子(1875cm−1を中心
とし、その第4次高調波が1.282から1.389μ
mの光学吸収を引き起し得る)と、未知の振動子(20
10cm−1を中心とし、1.30から1.55μmの
光学バンドにおける光学吸収を引き起し得るより高次の
高調波を有しない)は、0.00標準リットル/分から
0.65標準リットル/分のいずれのPHガス流量に
よっても影響されない。Si=O振動子の第4次高調波
のみが1.30から1.55μmの光学バンドにおいて
吸収を起こし得るため、この制限はそれほど重要ではな
い。
Si = O oscillator (centered at 1875 cm −1 and its fourth harmonic is 1.282-1.389 μ
m, which may cause optical absorption of m) and an unknown oscillator (20
Centered at 10 cm −1 and having no higher harmonics that can cause optical absorption in the optical band of 1.30 to 1.55 μm) from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute It is unaffected by any PH 3 gas flow rate per minute. This limitation is less important as only the fourth harmonic of the Si = O oscillator can cause absorption in the 1.30 to 1.55 μm optical band.

【0042】(2200から2400cm−1でのFT
IRスペクトル)図10は、本発明者らの同時係属出願
において述べられているPECVD技法を用い、かつ、
800℃の低温の窒素雰囲気中での3時間の熱処理の後
に得られた、種々のバッファ(クラッド部)の2200
から2400cm−1での詳細なFTIRスペクトルを
示す。
(FT at 2200 to 2400 cm -1
IR spectrum) FIG. 10 uses the PECVD technique described in our co-pending application, and
2200 of various buffers (cladding parts) obtained after heat treatment for 3 hours in a nitrogen atmosphere at a low temperature of 800 ° C.
2 shows a detailed FTIR spectrum from 1 to 2400 cm −1 .

【0043】2.00Torrから2.60Torrの
全ての蒸着圧力に対して、Si−H振動子(2260c
−1を中心とし、その第3次高調波が1.443と
1.508μmの間で光学吸収を引き起し得る)が完全
に排除される。
For all deposition pressures from 2.00 Torr to 2.60 Torr, the Si-H oscillator (2260c
centered around m −1 , whose third harmonic can cause optical absorption between 1.443 and 1.508 μm) is completely eliminated.

【0044】図11は、本発明の原理に従ってPECV
D技法を用い、かつ、800℃の低温の窒素雰囲気中で
の3時間の熱処理の後に得られた、種々のコアの220
0から2400cm−1での詳細なFTIRスペクトル
を示している。蒸着圧力を2.60Torrに固定した
場合、PHガス流をSiHガス流、NOガス流及
びNガス流とは独立に制御しても、処理されたシリカ
フィルムの2200から2400cm−1でのFTIR
スペクトルに何の影響も及ぼさない。
FIG. 11 illustrates a PECV in accordance with the principles of the present invention.
220 of various cores obtained using the D technique and after heat treatment for 3 hours in a low temperature nitrogen atmosphere at 800 ° C.
1 shows a detailed FTIR spectrum from 0 to 2400 cm −1 . When the deposition pressure is fixed at 2.60 Torr, the PH 3 gas flow is controlled independently of the SiH 4 gas flow, the N 2 O gas flow and the N 2 gas flow, but the treated silica film 2200 to 2400 cm −. FTIR in 1
Has no effect on the spectrum.

【0045】0.00標準リットル/分から0.65標
準リットル/分の全てのPHガス流量のいずれによっ
ても、Si−H振動子(2260cm−1を中心とし、
その第3次高調波が1.443と1.508μmの間で
光学吸収を引き起し得る)がやはり完全に排除される。
At all PH 3 gas flow rates from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute, the Si-H oscillator (2260 cm -1 is centered,
Its third harmonic, which can cause optical absorption between 1.443 and 1.508 μm), is also completely eliminated.

【0046】(3200から3900cm−1でのFT
IRスペクトル)図12は、本発明者らの同時係属出願
において述べられているPECVD技法を用い、かつ、
800℃の低温の窒素雰囲気中での3時間の熱処理の後
に得られた、種々のバッファ(クラッド部)の3200
から3900cm−1での詳細なFTIRスペクトルを
示す。
(FT at 3200 to 3900 cm -1
IR spectrum) FIG. 12 uses the PECVD technique described in our co-pending application, and
3200 of various buffers (cladding parts) obtained after heat treatment in a nitrogen atmosphere at a low temperature of 800 ° C. for 3 hours.
3 shows a detailed FTIR spectrum at 3900 cm −1 .

【0047】2.00Torrから2.60Torrの
全ての蒸着圧力に対して、HO−H振動子(3650c
−1を中心とし、シリカフィルムのミクロポア(mi
cro−pore)中に捕捉された水蒸気を示し、そし
て、その第2次高調波が1.333と1.408μmの
間で光学吸収を引き起し得る)が完全に排除される。
For all deposition pressures from 2.00 Torr to 2.60 Torr, the HO-H oscillator (3650c)
Centered around m −1 , the silica film has micropores (mi
, which shows trapped water vapor in the cro-pore), and whose second harmonic can cause optical absorption between 1.333 and 1.408 μm).

【0048】2.00Torrから2.60Torrの
全ての蒸着圧力に対して、SiO−H振動子(3510
cm−1を中心とし、その第2次高調波が1.408と
1.441μmの間で光学吸収を引き起し得る)が完全
に排除される。
For all deposition pressures from 2.00 Torr to 2.60 Torr, the SiO-H oscillator (3510
centered around cm −1 , whose second harmonic can cause optical absorption between 1.408 and 1.441 μm) is completely eliminated.

【0049】蒸着圧力を2.00Torrから2.60
Torrに上げる時に、SiN−H振動子(3420c
−1を中心とし、その第2次高調波が1.445と
1.479μmの間で光学吸収を引き起し得る)が徐々
に排除される。
The vapor deposition pressure is changed from 2.00 Torr to 2.60.
When raised to Torr, SiN-H oscillator (3420c
centered around m −1 , whose second harmonic can cause optical absorption between 1.445 and 1.479 μm) is gradually eliminated.

【0050】蒸着圧力を2.00Torrから2.60
Torrに上げる時に、Si:N−H振動子(3380
cm−1を中心とし、その第2次高調波が1.445と
1.515μmの間で光学吸収を引き起し得る)が徐々
に排除される。わずか800℃のような低い熱処理温度
でのこの見事な完全排除は、SiOネットワークの窒
素原子とシリコン原子を結びつけている2つの共有結合
の熱切断を必要とする故に、実に重大なことである。蒸
着圧力を2.00Torrから2.60Torrに上げ
ると、2つの共有結合を有するそのような残留Si:N
−H振動子の形成が最小化されると結論づけられる。
The vapor deposition pressure is changed from 2.00 Torr to 2.60.
When raising to Torr, Si: N-H oscillator (3380
centered at cm −1 , whose second harmonic can cause optical absorption between 1.445 and 1.515 μm) is gradually eliminated. This brilliant complete exclusion at low heat treatment temperatures as low as 800 ° C. is of great importance because it requires thermal cleavage of the two covalent bonds linking the nitrogen and silicon atoms of the SiO 2 network. . Raising the deposition pressure from 2.00 Torr to 2.60 Torr resulted in such residual Si: N having two covalent bonds.
It is concluded that the formation of -H oscillators is minimized.

【0051】図13は、以下の新しいPECVD技法を
用い、かつ、800℃の低温の窒素雰囲気中での3時間
の熱処理の後に得られた、種々のコアの3200から3
900cm−1での詳細なFTIRスペクトルを示す。
蒸着圧力を2.60Torrに固定した場合、PH
ス流をSiHガス流、NOガス流及びNガス流と
は独立に制御しても、処理されたシリカフィルムの22
00から2400cm−1でのFTIRスペクトルに何
の影響も及ぼさない。
FIG. 13 shows 3200 to 3 of various cores obtained using the following new PECVD technique and after 3 hours of heat treatment at 800 ° C. in a low temperature nitrogen atmosphere.
A detailed FTIR spectrum at 900 cm -1 is shown.
When the deposition pressure was fixed at 2.60 Torr, even though the PH 3 gas flow was controlled independently of the SiH 4 gas flow, the N 2 O gas flow and the N 2 gas flow, 22
It has no effect on the FTIR spectrum from 00 to 2400 cm −1 .

【0052】0.00標準リットル/分から0.65標
準リットル/分の全てのPHガス流量のいずれによっ
ても、HO−H振動子(3650cm−1を中心とし、
シリカフィルムのミクロポア中に捕捉された水蒸気を示
し、そして、その第2次高調波が1.333と1.40
8μmの間で光学吸収を引き起し得る)がやはり完全に
排除される。
The HO-H oscillator (centered at 3650 cm -1) at all of the PH 3 gas flow rates from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute,
It shows water vapor trapped in the micropores of a silica film, and its second harmonics are 1.333 and 1.40.
(Which can cause optical absorption between 8 μm) is also completely excluded.

【0053】0.00標準リットル/分から0.65標
準リットル/分の全てのPHガス流量のいずれによっ
ても、SiO−H振動子(3510cm−1を中心とし
そして、その第2次高調波が1.408と1.441μ
mの間で光学吸収を引き起し得る)がやはり完全に排除
される。
At all PH 3 gas flow rates from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute, the SiO-H oscillator (centered at 3510 cm -1 and its second harmonic) 1.408 and 1.441μ
(which can cause optical absorption between m) is again completely eliminated.

【0054】0.00標準リットル/分から0.65標
準リットル/分の全てのPHガス流量のいずれによっ
ても、SiN−H振動子(3420cm−1を中心とし
そして、その第2次高調波が1.445と1.479μ
mの間で光学吸収を引き起し得る)がやはり完全に排除
される。
All of the PH 3 gas flow rates from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute center the SiN-H oscillator (3420 cm -1 and its second harmonic 1.445 and 1.479μ
(which can cause optical absorption between m) is again completely eliminated.

【0055】0.00標準リットル/分から0.65標
準リットル/分の全てのPHガス流量のいずれによっ
ても、Si:N−H振動子(3380cm−1を中心と
しそして、その第2次高調波が1.445と1.515
μmの間で光学吸収を引き起し得る)がやはり完全に排
除される。わずか800℃のような低い熱処理温度での
この完全排除は、SiOネットワークの窒素原子とシ
リコン原子を結びつけている2つの共有結合の熱切断を
必要とする故に、実に重大なことである。この2.60
Torrの蒸着圧力にて、PHガス流量を0.00標
準リットル/分から0.65標準リットル/分に増大さ
せると、2つの共有結合を有するそのような残留Si:
N−H振動子の形成がやはり最小化されると結論づけら
れる。
The Si: N—H oscillator (centered at 3380 cm −1 and its second harmonic) was measured at all PH 3 gas flow rates from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute. The waves are 1.445 and 1.515
(which can cause optical absorption between μm) is also completely eliminated. This complete exclusion at heat treatment temperatures as low as only 800 ° C. is of great importance because it requires thermal cleavage of the two covalent bonds linking the nitrogen and silicon atoms of the SiO 2 network. This 2.60
At a deposition pressure of Torr, increasing the PH 3 gas flow rate from 0.00 standard liters / minute to 0.65 standard liters / minute, such residual Si with two covalent bonds:
It is concluded that the formation of N-H oscillators is also minimized.

【0056】(1.30から1.55μmの光学バンド
における光学吸収に及ぼすPHガス流の潜在的影響)
蒸着圧力を2.60Torrに固定した場合、PH
ス流をこの6つの要素によって規定される空間における
他の蒸着に関する変数とは独立に制御しても、1.55
μm波長(及び(又は)1.30μm波長)光学領域に
おける光学吸収に何の影響も及ぼさないということを種
々のFTIRスペクトルが示している。
(Potential effect of PH 3 gas flow on optical absorption in the 1.30 to 1.55 μm optical band)
When the deposition pressure was fixed at 2.60 Torr, the PH 3 gas flow was controlled to be 1.55 even if controlled independently of other deposition variables in the space defined by these six elements.
Various FTIR spectra show that it has no effect on the optical absorption in the μm wavelength (and / or 1.30 μm wavelength) optical region.

【0057】図2は、PHガス流がSi−O−Siの
「横揺れモード」(460cm−1)及びSi−O−S
iの「同位相伸縮モード」(1080cm−1)両振動
子に影響を与えないことを示している。
FIG. 2 shows that the PH 3 gas flow is Si-O-Si "rolling mode" (460 cm -1 ) and Si-O-S.
It is shown that i “in-phase expansion / contraction mode” (1080 cm −1 ) does not affect both oscillators.

【0058】図4は、PHガス流がSi−O−Siの
「変角振動モード」(810cm−1)振動子;Si−
OH振動子(中心:885cm−1);Si−ON振動
子(中心:950cm−1);及びSi−O−Siの
「同位相伸縮モード」振動子(1080cm−1)に僅
かな正の影響を与えることを示す。観測されたこれら4
つの振動子への正の影響は、波長1.55μm(及び
(又は)波長1.30μm)の光学領域における種々の
コアの光学吸収には影響を与えない筈である。何故な
ら、1.30〜1.55μmの光学バンドにおける光学
吸収は、これらの振動子の非常に高次の高調波:例え
ば、Si−O−Siの「変角振動モード」振動子の第8
次振動高調波;Si−OH振動子の第8次振動高調波;
Si−ON振動子の第7次振動高調波;及びSi−O−
Siの「同位相伸縮モード」振動子の第6次振動高調
波;によってのみ可能であるからである。
FIG. 4 shows a "bending vibration mode" (810 cm -1 ) oscillator in which the PH 3 gas flow is Si-O-Si; Si-
OH oscillator (center: 885 cm −1 ); Si-ON oscillator (center: 950 cm −1 ); and Si—O—Si “in-phase expansion / contraction mode” oscillator (1080 cm −1 ) had a slight positive effect. To give. These 4 observed
The positive effect on the two oscillators should not affect the optical absorption of the various cores in the optical region of wavelength 1.55 μm (and / or wavelength 1.30 μm). Because the optical absorption in the 1.30 to 1.55 μm optical band is due to the very high order harmonics of these oscillators: for example, the 8th of the Si-O-Si "variable vibration mode" oscillator.
8th order harmonic; 8th order harmonic of Si-OH oscillator;
7th vibration harmonic of Si-ON oscillator; and Si-O-
This is because it is possible only by the sixth harmonic vibration of the “in-phase expansion / contraction mode” oscillator of Si.

【0059】図5は、PHガス流が、1.30〜1.
55μmの光学バンドで光学吸収を引き起こし得るより
高次の高調波を有しないP=O振動子(1330cm
−1)に、まさに直接影響を与えることを示す。
FIG. 5 shows that the PH 3 gas flow is 1.30 to 1.
P = O oscillator (1330 cm) without higher harmonics that can cause optical absorption in the 55 μm optical band.
-1 ) has a very direct effect.

【0060】図7は、PHガス流が、N=N振動子
(1555cm−1)に影響を与えないことを示す。
FIG. 7 shows that the PH 3 gas flow does not affect the N = N oscillator (1555 cm −1 ).

【0061】図9は、PHガス流が、Si=O振動子
(1875cm−1)または未知の振動子(2010c
−1)に影響を与えないことを示す。
FIG. 9 shows that when the PH 3 gas flow is the Si═O oscillator (1875 cm −1 ) or the unknown oscillator (2010c).
m −1 ).

【0062】図11は、PHガス流が、Si−H振動
子(2260cm−1)に影響を与えないことを示す。
FIG. 11 shows that the PH 3 gas flow does not affect the Si—H oscillator (2260 cm −1 ).

【0063】図13は、PHガス流が、HO−H振動
子(3650cm−1);SiO−H振動子(3510
cm−1);SiN−H振動子(3420cm−1);
及びSi:N−H振動子(3380cm−1)に影響を
与えないことを示す。
FIG. 13 shows that the PH 3 gas flow is HO-H oscillator (3650 cm -1 ); SiO-H oscillator (3510).
cm -1); SiN-H oscillators (3420cm -1);
And that the Si: N-H oscillator (3380 cm -1 ) is not affected.

【0064】(全蒸着圧及びPHガス流の1.55μ
mTEモード(TEモード)屈折率への影響)図14
は、種々のバッファ(クラッド部)及びコアの1.55
μmにおけるトランスバーサルエレクトリック(TE)
モード屈折率に対する全蒸着圧の影響を示す。これら
は、SiHガス流を0.20標準リットル/分に固
定、NOガス流を6.00標準リットル/分に固定、
ガス流を3.15標準リットル/分に固定して蒸着
し、次いで窒素雰囲気下800℃で熱処理したものであ
る。本発明者らの同時係属出願に記載されているよう
に、第4の独立変数として全蒸着圧の導入は、最適化し
た光学バッファ(クラッド部)及びコアの開発に重要で
あり、高品質の光学バッファ(クラッド部)及びコアを
再現性よく完成するために、このパラメータの制御は最
重要事項であることは明らかである。現時点では、PE
CVD装置に使用されている通常の真空ポンプ系(即
ち、回転翼式メカニカルポンプ、ルーツブロワ(roo
ts blower)、ターボ分子ポンプ(turbo
−molecular pump)、またはその他)
は、運転中のポンピングスピードの変動要因(交流電源
の変動、保護スクラバーまたは真空配管系への残渣の堆
積による真空コンダクタンスの変動など)を多く抱えて
いるという問題を有していることが強調されるべきであ
る。
(Total deposition pressure and PH 3 gas flow of 1.55μ
(Influence on mTE mode (TE mode) refractive index) FIG.
1.55 of various buffers (claddings) and cores
Transversal Electric (TE) at μm
The effect of total deposition pressure on modal index is shown. These fix the SiH 4 gas flow at 0.20 standard liters / minute, the N 2 O gas flow at 6.00 standard liters / minute,
A N 2 gas flow was fixed at 3.15 standard liters / minute for vapor deposition, and then heat-treated at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere. As described in our co-pending application, the introduction of total deposition pressure as a fourth independent variable is important for the development of optimized optical buffers (claddings) and cores, and of high quality. Obviously, the control of this parameter is of paramount importance for the reproducible completion of the optical buffer (cladding) and core. At the moment, PE
Ordinary vacuum pump systems used in CVD equipment (ie, rotary vane mechanical pumps, roots blowers (roo)
ts blower, turbo molecular pump (turbo)
-Molecular pump), or other)
It is emphasized that there are many factors that cause fluctuations in pumping speed during operation (such as fluctuations in AC power supply, fluctuations in vacuum conductance due to accumulation of residue on protective scrubber or vacuum piping system). Should be.

【0065】このように、固定した組み合わせのガス流
パラメータを含むPECVD蒸着条件は、1.55μm
におけるTEモード屈折率の再現性不良の問題に苦しむ
ことが予想された。要求される「デルタn」0.015
を達成するために、図14は、PHガス流を用いず
2.60Torrで蒸着した屈折率1.440の光学的
に透明な最適化したバッファと、PHガス流を用いず
約2.20Torrで蒸着した屈折率1.455のコア
とを組み合わせることが、要求される「デルタn」を達
成する一つの可能な方法であることを示す。
Thus, the PECVD deposition conditions including a fixed combination of gas flow parameters are 1.55 μm.
It was expected to suffer from the problem of poor reproducibility of TE mode refractive index in. Required "Delta n" 0.015
To achieve, FIG. 14, the optically transparent optimized buffer of refractive index 1.440 was deposited at 2.60Torr without using PH 3 gas flow, about without using PH 3 gas stream 2. We show that combination with a 1.455 index of refraction core deposited at 20 Torr is one possible way to achieve the required "delta n".

【0066】図15は、種々のバッファ(クラッド部)
及びコアの1.55μmにおけるTEモード屈折率に対
するPHガス流の影響を示す。これらは、SiH
ス流を0.20標準リットル/分に固定、NOガス流
を6.00標準リットル/分に固定、Nガス流を3.
15標準リットル/分に固定、蒸着圧を2.60Tor
rに固定して蒸着し、次いで窒素雰囲気下800℃で熱
処理したものである。
FIG. 15 shows various buffers (cladding portions).
And the effect of PH 3 gas flow on the TE mode refractive index at 1.55 μm of the core. They have a SiH 4 gas flow fixed at 0.20 standard liters / minute, an N 2 O gas flow fixed at 6.00 standard liters / minute, and an N 2 gas flow of 3.
Fixed at 15 standard liters / minute, vapor deposition pressure 2.60 Tor
It was fixed at r, evaporated, and then heat-treated at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere.

【0067】要求される「デルタn」0.015を得る
ために、この図15は、PHガス流を用いず2.60
Torrで蒸着した屈折率1.440の光学的に透明な
最適化したバッファと、約0.57標準リットル/分の
PHガス流を用いて2.60Torrで蒸着した屈折
率1.455のコアとを組み合わせることが、要求され
る「デルタn」を達成するもう一つの可能な方法である
ことを示す。
In order to obtain the required "delta n" of 0.015, this FIG. 15 is 2.60 without PH 3 gas flow.
Optically transparent optimized buffer with a refractive index of 1.440 deposited at Torr and a core with a refractive index of 1.455 deposited at 2.60 Torr using a PH 3 gas flow of about 0.57 standard liters / minute. We show that the combination of and is another possible way to achieve the required "delta n".

【0068】(FTIRスペクトルの3380cm−1
でのSi:H−H振動子に基づく積分面積)図16は、
0.20標準リットル/分の固定SiH4ガス流、6.
00標準リットル/分の固定NOガス流及び、3.1
5標準リットル/分の固定Nガス流にて蒸着されそし
て、800℃の窒素雰囲気中で熱処理された後の、種々
のバッファ(クラッド部)及びコアのFTIRスペクト
ルの3380cm−1でのSi:N−H振動子に基づく
積分面積に及ぼす全蒸着圧力の目覚ましい影響を示す。
FTIRスペクトルの3380cm−1ピーク下のこの
積分面積は、2つのSi−N共有結合によってSiO
ネットワークに結合しているこの残留Si:N−H振動
子数の未検量の相対的測定値である。
(3380 cm -1 of FTIR spectrum
(Integrated area based on Si: H-H oscillator in Fig. 16)
Fixed SiH4 gas flow of 0.20 standard liters / minute, 6.
Fixed N 2 O gas flow of 00 standard liters / minute and 3.1
Si at 3380 cm −1 in the FTIR spectra of various buffers (claddings) and cores after deposition with a fixed N 2 gas flow of 5 standard liters / min and heat treatment in a nitrogen atmosphere at 800 ° C .: Figure 7 shows the striking effect of total deposition pressure on the N-H oscillator based integrated area.
This integrated area under the 3380 cm −1 peak of the FTIR spectrum is due to the two Si—N covalent bonds SiO 2
This is an unmeasured relative measurement of the number of residual Si: N—H oscillators bound to the network.

【0069】その第2次振動高調波が1.445と1.
515μmの間で光学吸収を引き起し得る残留Si:N
−H振動子の排除が、蒸着圧力を2.00Torrから
2.40Torrに上げる時に(わずか800℃の低温
熱処理後で)、徐々により完全になることは明らかであ
る。図16のあり得るコア(PHガス流なしで、約
2.20Torrの圧力にて蒸着された、屈折率が1.
455のコア)が、その第2次振動高調波が1.445
と1.515μmの間で光学吸収を引き起し得る過剰数
の望ましくない残留Si:N−H振動子を伴うことは明
らかである。
The second vibration harmonics are 1.445 and 1.
Residual Si: N capable of causing optical absorption between 515 μm
It is clear that the elimination of the -H oscillator becomes progressively more complete when raising the deposition pressure from 2.00 Torr to 2.40 Torr (after low temperature heat treatment of only 800 ° C). The possible core of FIG. 16 (deposited without PH 3 gas flow, at a pressure of about 2.20 Torr, with a refractive index of 1.
455 core), but its second vibration harmonic is 1.445.
Clearly with an excessive number of undesired residual Si: N—H oscillators that can cause optical absorption between ˜1.515 μm.

【0070】図17は、0.20標準リットル/分の固
定SiHガス流、6.00標準リットル/分の固定N
Oガス流、3.15標準リットル/分の固定Nガス
流及び2.60Torrの固定蒸着圧力にて蒸着され、
次いで、800℃の窒素雰囲気中で熱処理された、種々
のバッファ(クラッド部)及びコアのSi:N−H振動
子のFTIRスペクトルの3380cm−1のピーク下
の積分面積に及ぼすPHガス流の影響を示す。この3
380cm−1のFTIRピーク下の積分面積はほとん
どPHガス流に影響されず、それは、その第2次振動
高調波が1.445と1.515μmの間で光学吸収を
引き起し得る残留Si:N−H振動子の排除が、(わず
か800℃の低温熱処理後で)PHガス流の影響を受
けないことを意味する。
FIG. 17 shows a fixed SiH 4 gas flow of 0.20 standard liters / minute, a fixed N of 6.00 standard liters / minute.
2 O gas flow, deposited at a fixed N 2 gas flow of 3.15 standard liters / min and a fixed deposition pressure of 2.60 Torr,
Then, the PH 3 gas flow effect on the integrated area under the peak at 3380 cm −1 of the FTIR spectra of various buffer (cladding) and core Si: N—H oscillators heat-treated in a nitrogen atmosphere at 800 ° C. Show the impact. This 3
The integrated area under the FTIR peak at 380 cm −1 is almost unaffected by the PH 3 gas flow, which is the residual Si whose second vibrational harmonics can cause optical absorption between 1.445 and 1.515 μm. : Means that the elimination of N—H oscillators is not affected by PH 3 gas flow (after low temperature heat treatment at only 800 ° C.).

【0071】図15のコア(PHガス流が約0.57
標準リットル/分で2.60Torrにて蒸着された、
屈折率が1.455のコア)が、その第2次振動高調波
が1.445と1.515μmの間で光学吸収を引き起
し得るところの、望ましくない残留Si:N−H振動子
を無視できる数しか伴わないことは明らかである。
The core of FIG. 15 (PH 3 gas flow of about 0.57
Deposited at 2.60 Torr at standard liters / minute,
A core with an index of refraction of 1.455), whose undesired residual Si: N—H oscillator, whose second harmonics can cause optical absorption between 1.445 and 1.515 μm. Clearly, there are only negligible numbers.

【0072】(種々の導波路の光学吸収に及ぼすPH
ガス流の影響)図18は、以下の条件で得られたPEC
VDシリカ導波路の赤外吸収スペクトルを表す。ここで
は、最適化されたバッファ(クラッド部)及び非最適化
コアが用いられ、最適化されたバッファ(クラッド部)
は以下の条件(SiH=0.20標準リットル/分;
O=6.00標準リットル/分;N=3.15標
準リットル/分;PH=0.00標準リットル/分;
蒸着圧力=2.60Torr)によって蒸着した後、次
いで、800℃の窒素雰囲気中で熱処理し、また、非最
適化コアは、以下の条件(SiH=0.20標準リッ
トル/分;NO=6.00標準リットル/分;窒素=
3.15標準リットル/分;PH=0.00標準リッ
トル/分;蒸着圧力=2.20Torr)によって蒸着
した後、次いで、800℃の窒素雰囲気中で熱処理す
る。上記で考察したFTIRスペクトルから予測される
ように、「デルタn」が0.015のこの導波路が、多
くの残留Si:H−H振動子(及び残留SiN−H振動
子)を伴い、それが、1.445と1.515μmの間
での過剰の光学吸収の引き起すことは明らかである。
(PH 3 Effect on Optical Absorption of Various Waveguides
(Influence of gas flow) FIG. 18 shows PEC obtained under the following conditions.
3 shows an infrared absorption spectrum of a VD silica waveguide. Here, the optimized buffer (cladding part) and the non-optimized core are used, and the optimized buffer (cladding part) is used.
Represents the following conditions (SiH 4 = 0.20 standard liter / min;
N 2 O = 6.00 standard liters / minute; N 2 = 3.15 standard liters / minute; PH 3 = 0.00 standard liters / minute;
After depositing the deposition pressure = 2.60Torr), then heat-treated in a nitrogen atmosphere at 800 ° C., also non-optimized core, the following conditions (SiH 4 = 0.20 std liter / min; N 2 O = 6.00 standard liters / minute; nitrogen =
3.15 standard liter / min; PH 3 = 0.00 standard liter / min; vapor deposition pressure = 2.20 Torr), and then heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 800 ° C. As expected from the FTIR spectrum discussed above, this waveguide with a "delta n" of 0.015 is associated with a large number of residual Si: H-H oscillators (and residual SiN-H oscillators), Cause an excessive optical absorption between 1.445 and 1.515 μm.

【0073】図19は、以下の条件で得られたPECV
Dシリカ導波路の赤外吸収スペクトルを表す。ここで
は、最適化されたバッファ(クラッド部)及び最適化コ
アが用いられ、最適化されたバッファ(クラッド部)
は、以下の条件(SiH=0.20標準リットル/
分;NO=6.00標準リットル/分;窒素=3.1
5標準リットル/分;PH=0.00標準リットル/
分;蒸着圧力=2.60Torr)によって蒸着した
後、次いで、800℃の窒素雰囲気中で熱処理し、ま
た、最適化コアは、以下の条件(SiH=0.20標
準リットル/分;NO=6.00標準リットル/分;
窒素=3.15標準リットル/分;PH=0.57標
準リットル/分;蒸着圧力=2.60Torr)によっ
て蒸着した後、次いで、800℃の窒素雰囲気中で熱処
理する。上記で考察したFTIRスペクトルから予測さ
れるように、「デルタn」が0.015のこの第二の導
波路は、無視できる程度の数の残留Si:H−H振動子
(及び残留SiN−H振動子)を伴い、そのため1.4
45と1.515μmの間での光学吸収が無視できる程
度しか起こらないことは明らかである。
FIG. 19 shows the PECV obtained under the following conditions.
3 shows an infrared absorption spectrum of a D silica waveguide. Here, the optimized buffer (cladding part) and the optimized core are used, and the optimized buffer (cladding part) is used.
Under the following conditions (SiH 4 = 0.20 standard liter /
Min; N 2 O = 6.00 standard liters / min; nitrogen = 3.1
5 standard liters / minute; PH 3 = 0.00 standard liters /
Min; deposition pressure = 2.60 Torr), and then heat-treated in a nitrogen atmosphere at 800 ° C., and the optimized core has the following conditions (SiH 4 = 0.20 standard liter / min; N 2 O = 6.00 standard liters / minute;
Nitrogen = 3.15 standard liters / minute; PH 3 = 0.57 standard liters / minute; deposition pressure = 2.60 Torr), and then heat treated in a nitrogen atmosphere at 800 ° C. As expected from the FTIR spectra discussed above, this second waveguide with a "delta n" of 0.015 has a negligible number of residual Si: H-H oscillators (and residual SiN-H). Oscillator), so 1.4
It is clear that there is negligible optical absorption between 45 and 1.515 μm.

【0074】まとめとして、上記実施例は、6つの要素
によって規定される空間における種々のバッファ(クラ
ッド部)及びコアの光学的性質の同時最適化に関して、
第4の独立変数であるPHガス流が演じる重要な役割
を示している。好ましい実施態様において、第一独立変
数、SiHガス流は0.20標準リットル/分に固定
され;第二独立変数、NOガス流は6.00標準リッ
トル/分;第三独立変数、Nガス流は3.15標準リ
ットル/分に固定され;第四独立変数、PHガス流は
可変であり以下の値から選ばれる:0.00標準リット
ル/分;0.12標準リットル/分;0.25標準リッ
トル/分;0.35標準リットル/分;0.50標準リ
ットル/分;0.65標準リットル/分。
In summary, the above example relates to the simultaneous optimization of the optical properties of various buffers (claddings) and cores in the space defined by the six elements:
It shows the important role played by the fourth independent variable, PH 3 gas flow. In a preferred embodiment, the first independent variable, the SiH 4 gas flow is fixed at 0.20 standard liters / minute; the second independent variable, the N 2 O gas flow is 6.00 standard liters / minute; the third independent variable, N 2 gas flow is fixed at 3.15 standard liters / minute; fourth independent variable, PH 3 gas flow is variable and selected from the following values: 0.00 standard liters / minute; 0.12 standard liters / minute Min; 0.25 standard liters / minute; 0.35 standard liters / minute; 0.50 standard liters / minute; 0.65 standard liters / minute.

【0075】第五独立変数、全蒸着圧力は2.60To
rrに固定される。第6の要素は、図2、図4、図5、
図7、図9、図11及び、図13に報告されているよう
な種々のコアの観察されるFTIR特性である。
Fifth independent variable, total deposition pressure is 2.60 To
It is fixed at rr. The sixth element is shown in FIG. 2, FIG. 4, FIG.
FIG. 14 is an observed FTIR profile of various cores as reported in FIGS. 7, 9, 11 and 13.

【0076】既に示されたように上記の技法によって、
蒸着の後の低温熱処理後に望ましくない残留Si:N−
H振動子(3380cm−1を中心とするFTIRピー
クとして観察される)を排除する一方で、要求される
「デルタn」を達成することが可能となり、その結果、
1.55μm波長(及び(又は)1.30μm波長)光
学領域における光学吸収が少ない改良されたシリカ導波
路が供され、そして、1.55μmの波長のビデオ信号
光学バンド(及び(又は)1.30μm波長の二方向性
狭光学バンド)における改良された性能を有する高性能
光学品質のマルチプレクサ(Mux)とデマルチプレク
サ(Dmux)を製造することが可能となる。
As already indicated, by the above technique,
Undesirable residual Si: N- after low temperature heat treatment after deposition
It is possible to eliminate the H oscillator (observed as an FTIR peak centered at 3380 cm −1 ) while achieving the required “delta n”, resulting in:
An improved silica waveguide is provided that has low optical absorption in the 1.55 μm wavelength (and / or 1.30 μm wavelength) optical region, and a 1.55 μm wavelength video signal optical band (and / or 1. It becomes possible to manufacture high performance optical quality multiplexers (Mux) and demultiplexers (Dmux) with improved performance in the 30 μm wavelength bidirectional narrow optical band).

【0077】表1に要約された種々のPECVD手法と
本発明者らの同時係属出願を比較すると、バッファ(ク
ラッド部)を得るために提案されたPECVD手法が、
成長中のシリカフィルムのミクロポアからそれらの表面
まで、そして、それらの表面近くに存在するガス状境界
層を通ってそれらの表面から排除されなければならな
い、N、O、HNO、NH、HO及びHのガ
ス状化合物の改善された排除によって、望ましくないS
i−O−H−N化合物の排除を改良するために、
5つの要素によって規定された空間における真空ポンプ
のポンピング速度の自動制御を介して、全蒸着圧力並び
に、SiH、NO及びNガスの独立した制御を使
用するという点で独特のものであることが分かる。この
効果は、ガス状化合物の数の変更によって平衡が影響さ
れるという事実によるものである。つまり、ガス状化合
物分子の数は、ガス状反応化合物分子の数である3と異
なる(SiH(g)+2NO(g)→種々の生成
物)。
Comparing the various PECVD techniques summarized in Table 1 with our co-pending application, the PECVD technique proposed to obtain the buffer (cladding) is:
N 2 , O 2 , HNO, NH 3 , from the micropores of growing silica films to their surface and through their gaseous boundary layers, which are present near their surface, N 2 , O 2 , HNO, NH 3 , Due to the improved elimination of gaseous compounds of H 2 O and H 2 , undesirable S
In order to improve the elimination of i-O x -H y -N z compounds,
Unique in using the total deposition pressure and independent control of SiH 4 , N 2 O and N 2 gases through automatic control of the pumping speed of the vacuum pump in the space defined by the five elements. I know there is. This effect is due to the fact that the equilibrium is affected by changing the number of gaseous compounds. That is, the number of molecules of the gaseous compound is different from 3 which is the number of molecules of the gaseous reaction compound (SiH 4 (g) + 2N 2 O (g) → various products).

【0078】上記の表に引用されている種々の参考文献
では以下の項目が使用されている:2つの要素によって
規定される空間におけるSiH/NOガス流比(独
特の独立変数、SiH/NO比及び、観察される変
数、観察される特性);3つの要素によって規定される
空間におけるSiH/NO/Nガス流比(第一独
立変数、SiH/NO比、第二独立変数、NO/
窒素比及び、観察される変数、観察される特性);4つ
の要素によって規定される空間におけるSiH、N
O、Nガス流(第一独立変数、SiH流、第二独立
変数、NO流、第三独立変数、窒素流及び、観察され
る変数、観察される特性)。
The following items are used in the various references cited in the above table: SiH 4 / N 2 O gas flow ratio in the space defined by two factors (unique independent variable, SiH 4 / N 2 O ratio and observed variables, observed characteristics); SiH 4 / N 2 O / N 2 gas flow ratio in the space defined by the three elements (first independent variable, SiH 4 / N) 2 O ratio, second independent variable, N 2 O /
Nitrogen ratio and observed variables, observed characteristics); SiH 4 , N 2 in the space defined by the four elements
O, N 2 gas flow (first independent variable, SiH 4 flow, second independent variable, N 2 O flow, third independent variable, nitrogen flow and observed variables, observed properties).

【0079】本発明の原理に従えば、第4の独立変数で
あるPHガス流が種々の光学的性質の同時最適化に及
ぼす目覚しい効果が、6つの要素によって規定される空
間において蒸着された種々のコアのFTIRスペクトル
によって明らかに示される。
In accordance with the principles of the present invention, a striking effect of a fourth independent variable, PH 3 gas flow, on the simultaneous optimization of various optical properties was deposited in the space defined by the six elements. This is clearly shown by the FTIR spectra of various cores.

【0080】一つの具体的な例では、第一独立変数、S
iHガス流は0.20標準リットル/分に固定され;
第二独立変数、NOガス流は、6.00標準リットル
/分に固定され;第三独立変数、Nガス流は、3.1
5標準リットル/分に固定され;第四独立変数、PH
ガス流は、0.00標準リットル/分、0.12標準リ
ットル/分、0.25標準リットル/分、0.35標準
リットル/分、0.50標準リットル/分及び、0.6
5標準リットル/分の中から変えられ;第五独立変数、
全蒸着圧は2.60Torrに固定され;そして、6つ
の要素によって規定される空間の一分を形成する第6の
要素は、図2、図4、図5、図7、図9、図11及び、
図13に報告されているような種々のコアの観察される
FTIR特性であり、それらは圧力を2.60Torr
に固定した場合、PHガス流をこの6つの要素によっ
て規定される空間における他の蒸着変数とは独立に制御
しても、1.55μm波長(及び(又は)1.30μm
波長)光学領域における光学吸収に何の影響も及ぼさな
いということを示している。
In one specific example, the first independent variable, S
iH 4 gas flow was fixed at 0.20 standard liters / minute;
The second independent variable, N 2 O gas flow, was fixed at 6.00 standard liters / minute; the third independent variable, N 2 gas flow was 3.1.
5 is fixed to standard liters / min; fourth independent variable, PH 3
The gas flow is 0.00 standard liter / minute, 0.12 standard liter / minute, 0.25 standard liter / minute, 0.35 standard liter / minute, 0.50 standard liter / minute, and 0.6 standard liter / minute.
Variable from 5 standard liters / minute; Fifth independent variable,
The total deposition pressure is fixed at 2.60 Torr; and the sixth element, which forms a part of the space defined by the six elements, is shown in FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 7, FIG. as well as,
FIG. 14 is an observed FTIR characteristic of various cores as reported in FIG. 13, which shows a pressure of 2.60 Torr.
When fixed at 1.55 μm wavelength (and / or 1.30 μm), the PH 3 gas flow is controlled independently of other deposition variables in the space defined by these six elements.
It shows that it has no effect on the optical absorption in the (wavelength) optical region.

【0081】導波路のバッファ(クラッド部)とコアの
間での要求される0.015の「デルタn」(TEモー
ド、1.55μm)を達成するために、第一導波路オプ
ションは、屈折率が1.440の透明な最適化されたバ
ッファ(SiHガス流を0.20標準リットル/分に
固定し、NOガス流を6.00標準リットル/分に固
定し、Nガス流を3.15標準リットル/分に固定
し、PHガス流を0.00標準リットル/分に固定
し、圧力を2.60Torrに固定して蒸着し、次い
で、800℃の窒素雰囲気中で熱処理したもの)と、S
iHガス流を0.20標準リットル/分に固定し、N
Oガス流を6.00標準リットル/分に固定し、窒素
ガス流を3.15標準リットル/分に固定し、PH
ス流を0.00標準リットル/分に固定し、圧力を2.
20Torrに固定して蒸着し、次いで、800℃の窒
素雰囲気中での熱処理した、屈折率が1.455のコア
を伴うべきことが図14に示されている。
In order to achieve the required 0.015 “delta n” (TE mode, 1.55 μm) between the waveguide buffer (cladding) and the core, the first waveguide option is refraction Clear optimized buffer with a rate of 1.440 (SiH 4 gas stream fixed at 0.20 standard liters / minute, N 2 O gas stream fixed at 6.00 standard liters / minute, N 2 gas The flow was fixed at 3.15 standard liters / minute, the PH 3 gas flow was fixed at 0.00 standard liters / minute and the pressure was fixed at 2.60 Torr for vapor deposition, then in a nitrogen atmosphere at 800 ° C. Heat treated) and S
iH 4 gas flow was fixed at 0.20 standard liters / minute, N 2
The 2 O gas stream was fixed at 6.00 standard liters / minute, the nitrogen gas stream was fixed at 3.15 standard liters / minute, the PH 3 gas stream was fixed at 0.00 standard liters / minute, and the pressure was set to 2 .
It is shown in FIG. 14 that a core with an index of refraction of 1.455, fixed and vapor deposited at 20 Torr, and then heat treated in a nitrogen atmosphere at 800 ° C. is shown.

【0082】不運にも、図16は、この第一コアオプシ
ョンが、2つのSi−N共有結合によってSiOネッ
トワークに結合しているSi:N−H振動子の重要な3
380cm−1のFTIRピーク下の積分面積を伴うこ
とを示しており、そして、これらのSi:N−H振動子
の第2次振動高調波が1.445と1.515μmの間
で光学吸収を引き起し得るため、この第一コアオプショ
ンから得られる導波路の光学的性質は満足できないであ
ろうことが図16から予測される。図18から、この第
一コアオプションが、1.445と1.515μmの間
で過剰の光学吸収を引き起す過剰の残留Si:H−H振
動子数(及び残留SiN−H振動子数)による過剰の赤
外吸収を伴うことが確認される。
Unfortunately, FIG. 16 shows that this first core option is important for a Si: N—H oscillator with two Si—N covalent bonds to the SiO 2 network.
It is shown to have an integrated area under the FTIR peak at 380 cm −1 , and the second harmonics of these Si: N—H oscillators show optical absorption between 1.445 and 1.515 μm. It is predicted from FIG. 16 that the optical properties of the waveguide resulting from this first core option may not be satisfactory, as this may occur. From FIG. 18, this first core option is due to the excess residual Si: H—H oscillator number (and residual SiN—H oscillator number) that causes excess optical absorption between 1.445 and 1.515 μm. It is confirmed to be accompanied by excessive infrared absorption.

【0083】導波路のバッファ(クラッド部)とコアの
間で要求される0.015の「デルタn」を達成するた
めの代替オプションが図17に示されている。この図に
は、屈折率が1.440の光学的に透明な最適化された
バッファ(SiHガス流を0.20標準リットル/分
に固定し、NOガス流を6.00標準リットル/分に
固定し、Nガス流を3.15標準リットル/分に固定
し、PHガス流を0.00標準リットル/分に固定
し、圧力を2.60Torrに固定して蒸着し、次い
で、800℃の窒素雰囲気中で熱処理したもの)に、S
iHガス流を0.20標準リットル/分に固定し、N
Oガス流を6.00標準リットル/分に固定し、N
ガス流を3.15標準リットル/分に固定し、PH
ス流を0.57標準リットル/分に固定し、圧力を2.
60Torrに固定して蒸着し、次いで、800℃の窒
素雰囲気中での熱処理した、屈折率が1.455の最適
化されたコアがやはり伴い得ることが示されている。こ
の場合、その第2次振動高調波が1.445と1.51
5μmの間で光学吸収を引き起す残留Si:N−H振動
子の3380cm−1のFTIRピーク下のより減少し
た積分面積を、この最適化されたコアオプションが伴
い、そして、この積分面積がPHガス流に(わずか8
00℃の低温で熱処理した後で)ほとんど影響されない
ことが図17に示されている。そこで、この最適化され
たコアオプションから得られる導波路の光学的性質が卓
越したものであろうことが図17から予測される。この
最適化されたコアオプションが、無視できるほどの数の
残留Si:H−H振動子(及び残留SiN−H振動子)
の数による卓越した光学的透明性を伴うことが図19か
ら確認される。
An alternative option to achieve the required "delta n" of 0.015 between the waveguide buffer (cladding) and core is shown in FIG. In this figure, an optically clear optimized buffer with a refractive index of 1.440 (SiH 4 gas flow fixed at 0.20 standard liters / minute and N 2 O gas stream at 6.00 standard liters). / Min, the N 2 gas flow was fixed at 3.15 standard liters / minute, the PH 3 gas flow was fixed at 0.00 standard liters / minute, and the pressure was fixed at 2.60 Torr for vapor deposition. Then, heat treated in a nitrogen atmosphere at 800 ° C.), S
iH 4 gas flow was fixed at 0.20 standard liters / minute, N 2
The 2 O gas flow was fixed at 6.00 standard liters / minute and N 2
The gas flow was fixed at 3.15 standard liters / minute, the PH 3 gas flow was fixed at 0.57 standard liters / minute, and the pressure was 2.
It has been shown that an optimized core with an index of refraction of 1.455 heat-deposited at 60 Torr fixed and then heat-treated in a nitrogen atmosphere at 800 ° C. is also possible. In this case, the secondary vibration harmonics are 1.445 and 1.51.
A reduced integrated area under the FTIR peak at 3380 cm −1 of the residual Si: N—H oscillator causing optical absorption between 5 μm is accompanied by this optimized core option, and this integrated area is 3 gas streams (only 8
It is shown in FIG. 17 that it is hardly affected (after heat treatment at a low temperature of 00 ° C.). Therefore, it is predicted from FIG. 17 that the optical properties of the waveguide obtained from this optimized core option will be excellent. This optimized core option has a negligible number of residual Si: H-H oscillators (and residual SiN-H oscillators).
It is confirmed from FIG. 19 that there is an excellent optical transparency depending on the number of.

【0084】この新しい技法により、1.55μm波長
(及び(又は)1.30μm波長)光学領域における光
学吸収が少ない改良されたシリカ導波路を供し、そし
て、1.55μm波長ビデオ信号光学バンド(及び(又
は)1.30μm波長の二方向性狭光学バンド)におけ
る改良された性能を有する高性能光学品質のマルチプレ
クサ(Mux)とデマルチプレクサ(Dmux)を製造
することを可能とするべく、蒸着後に低温熱処理した後
の望ましくない残留Si:N−H振動子を排除する一方
で、要求される「デルタn」を達成することが可能とな
る。
This new technique provides an improved silica waveguide with low optical absorption in the 1.55 μm wavelength (and / or 1.30 μm wavelength) optical region, and a 1.55 μm wavelength video signal optical band (and (Or) low temperature after deposition to enable the production of high performance optical quality multiplexers (Mux) and demultiplexers (Dmux) with improved performance in the 1.30 μm wavelength bidirectional narrow optical band. It is possible to achieve the required “delta n” while eliminating unwanted residual Si: N—H oscillators after heat treatment.

【0085】当業者には理解されるであろうように、本
発明の多くの変更が可能である。実施例を限定しない観
点から、400℃と異なる温度、特に100から650
℃の間でいずれの温度においてもPECVDシリカフィ
ルムを蒸着させることができる。
Many modifications of the invention are possible as will be appreciated by those skilled in the art. From the viewpoint of not limiting the examples, temperatures different from 400 ° C., especially 100 to 650.
PECVD silica films can be deposited at any temperature between 0 ° C.

【0086】PECVD装置がNovellus Co
ncept Oneと異なるものであることも可能であ
る。基本的要請は、4つの基本的制御パラメーター:S
iHガス流速、NOガス流速、Nガス流速及び全
蒸着圧の独立制御を供することである。
The PECVD equipment is Novellus Co
It may be different from the ncept One. The basic requirements are four basic control parameters: S
It is to provide independent control of iH 4 gas flow rate, N 2 O gas flow rate, N 2 gas flow rate and total deposition pressure.

【0087】この4つの独立変数に関する空間中のバッ
ファ(クラッド部)の局所最適値(0.20標準リット
ル/分のSiHガス流、6.00標準リットル/分の
Oガス流、3.15標準リットル/分のNガス流
及び2.60Torrの全蒸着圧)が、同じNovel
lus Concept One装置を用いて異なる数
値の組(SiH、NO、N及び蒸着圧の組)を持
つこともできる。
Local optimum values of buffer (cladding part) in the space for these four independent variables (0.20 standard liter / min SiH 4 gas flow, 6.00 standard liter / min N 2 O gas flow, 3 .15 standard liters / min N 2 gas flow and total deposition pressure of 2.60Torr) is the same Novel
lus Concept set of different numerical values using One device may also have (SiH 4, N 2 O, a set of N 2 and deposition pressure).

【0088】バッファ(クラッド部)の局所最適値が、
他のPECVD装置における異なる数値の組(Si
、NO、N及び蒸着圧の組)を持つことでき
る。この5つの独立変数に関連した空間中のコアの局所
最適値(0.20標準リットル/分のSiHガス流、
6.00標準リットル/分のNOガス流、3.15標
準リットル/分のNガス流、0.57標準リットル/
分のPHガス流及び2.60Torrの全蒸着圧)
が、同じNovellus Concept One装
置を用いて異なる数値の組(SiH、NO、N
PH及び蒸着圧の組)を持つこともできる。このコア
の局所最適値が他のPECVD装置における異なる数値
の組(SiH、NO、N、PH及び蒸着圧の
組)を持つこともできる。
The local optimum value of the buffer (cladding part) is
Different sets of numbers (Si
H 4 , N 2 O, N 2 and vapor deposition pressure). The local optimum of the core in space (0.20 standard liters / min SiH 4 gas flow, related to these five independent variables,
6.00 standard liters / minute N 2 O gas stream, 3.15 standard liters / minute N 2 gas stream, 0.57 standard liters / minute
Min PH 3 gas flow and total deposition pressure of 2.60 Torr)
, But using the same Novellus Concept One device, different sets of numbers (SiH 4 , N 2 O, N 2 ,
PH 3 and vapor deposition pressure). It is also possible that the local optimum of this core has a different set of numbers (set of SiH 4 , N 2 O, N 2 , PH 3 and deposition pressure) in other PECVD equipment.

【0089】「デルタn」が0.015と異なり、0.
005と0.020の間の範囲であることができる。シ
リコン原料ガス:SiHを、SiCl、SiF
Si、SiHCl、SiCl、SiH
、又はH、Cl、F、Brまたは、Iが使用され
たその他あらゆるシリコン含有ガスのような代替シリコ
ン含有ガスで置換えることができる。
[Delta n] is different from 0.015, and 0.
It can range between 005 and 0.020. Silicon source gas: SiH 4 , SiCl 4 , SiF 4 ,
Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 2 F 2 , SiH
2 F 2 or H, Cl, F, Br or I can be replaced with an alternative silicon containing gas such as any other silicon containing gas used.

【0090】酸化用ガス(oxidation ga
s)であるNOを、O、NO、HO、H
、CO、COのような代替の酸素含有ガスで置
換えることができる。
Oxidation gas
s) N 2 O is replaced with O 2 , NO 2 , H 2 O, H
It can be replaced by alternative oxygen-containing gases such as 2 O 2 , CO, CO 2 .

【0091】キャリアガスであるNを、He、Ne、
Ar又はKrのような代替キャリアガスで置換えること
ができる。
The carrier gas N 2 is replaced with He, Ne,
It can be replaced by an alternative carrier gas such as Ar or Kr.

【0092】ドーピング用ガス(doping ga
s)であるPHを、B、AsH、TiH
GeH、SiF又はCFのような代替ドーピング
用ガスで置換えることができる。
Doping gas
s) PH 3 is replaced with B 2 H 6 , AsH 3 , TiH 4 ,
It can be replaced with an alternative doping gas such as GeH 4 , SiF 4 or CF 4 .

【0093】窒素中における高温熱処理を,800℃と
は異なる温度で実施することができる。好ましい範囲は
400から1200℃である。
The high temperature heat treatment in nitrogen can be carried out at a temperature different from 800.degree. A preferred range is 400 to 1200 ° C.

【0094】問題の光学領域は、1.30から1.55
μm光学領域に限定されるものではない。何故ならば、
排除された振動子のより大きな振動高調波が、より長波
長又はより短波長でその他の光学的便益を有するからで
ある。これらの振動子の第一、第二、第三及び第四次高
調波も本特許によってカバーされる。
The optical region in question is 1.30 to 1.55
It is not limited to the μm optical region. because,
This is because the larger vibrational harmonics of the rejected oscillator have other optical benefits at longer or shorter wavelengths. The first, second, third and fourth harmonics of these oscillators are also covered by this patent.

【0095】本発明の用途は、Mux/Dmux装置以
外のフォトニクス装置;半導体装置;Micro El
ectro Mechanical Systems
(MEMS);バイオチップ;Lab−on−a−ch
ip装置;及びマルチチップモジュールのような高品質
シリカフィルムを含むその他種々の製造プロセスに見出
される。
Applications of the present invention include photonics devices other than Mux / Dmux devices; semiconductor devices; Micro El
electro Mechanical Systems
(MEMS); Biochip; Lab-on-a-ch
ip devices; and various other manufacturing processes involving high quality silica films such as multi-chip modules.

【0096】本発明が詳細に述べられ例示されている
が、これらは例示のために過ぎず、そして限定と考える
べきではなく、本発明の本質及び範囲は添付の特許請求
範囲の項目によってのみ限定されることを明確に理解す
べきである。
While the present invention has been described and illustrated in detail, these are by way of illustration only and are not to be considered limiting, the nature and scope of the invention being limited only by the terms of the appended claims. You should clearly understand what is done.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

本発明を、添付の図面を参照して例示のみによって、更
に詳細に説明する。
The invention will be described in more detail by way of example only with reference to the accompanying drawings.

【図1】図1は、種々のバッファ(クラッド部)の基本
的なFTIRスペクトルを示す。これらは、本発明者ら
の係属中の特許出願に記載されたPECVD技術と、そ
の後の窒素雰囲気下800℃の低温で3時間の熱処理に
よって得られたものである。
FIG. 1 shows basic FTIR spectra of various buffers (claddings). These were obtained by the PECVD technique described in our pending patent application, followed by a heat treatment for 3 hours at a low temperature of 800 ° C. under a nitrogen atmosphere.

【図2】図2は、種々のコアの基本的なFTIRスペク
トルを示す。これらは、2.60Torrでの新しいP
ECVD技術と、その後の窒素雰囲気下800℃の低温
で3時間の熱処理によって得られたものである。
FIG. 2 shows basic FTIR spectra of various cores. These are the new Ps at 2.60 Torr
It is obtained by the ECVD technique and the subsequent heat treatment for 3 hours at a low temperature of 800 ° C. in a nitrogen atmosphere.

【図3】図3は、種々のバッファ(クラッド部)の81
0から1000cm−1における詳細なFTIRスペク
トルを示す。これらは、本発明者らの他の係属中の特許
出願に記載されたPECVD技術と、その後の窒素雰囲
気下800℃の低温で3時間の熱処理によって得られた
ものである。
FIG. 3 shows various buffers (cladding part) 81.
3 shows a detailed FTIR spectrum from 0 to 1000 cm −1 . These were obtained by the PECVD technique described in our other pending patent applications, followed by a heat treatment for 3 hours at a low temperature of 800 ° C. under a nitrogen atmosphere.

【図4】図4は、種々のコアの810から1000cm
−1における詳細なFTIRスペクトルを示す。これら
は、2.60Torrでの新しいPECVD技術と、そ
の後の窒素雰囲気下800℃の低温で3時間の熱処理に
よって得られたものである。
FIG. 4 shows 810 to 1000 cm of various cores.
1 shows a detailed FTIR spectrum at -1 . These were obtained by the new PECVD technology at 2.60 Torr and the subsequent heat treatment at 800 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere.

【図5】図5は、種々のコアの1260から1500c
−1における詳細なFTIRスペクトルを示す。これ
らは、2.60Torrでの新しいPECVD技術と、
その後の窒素雰囲気下800℃の低温で3時間の熱処理
によって得られたものである。
FIG. 5 shows various cores 1260 to 1500c.
3 shows a detailed FTIR spectrum at m −1 . These are the new PECVD technology at 2.60 Torr,
It was obtained by subsequent heat treatment at a low temperature of 800 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere.

【図6】図6は、種々のバッファ(クラッド部)の15
00から1600cm−1における詳細なFTIRスペ
クトルを示す。これらは、本発明者らの同時係属出願に
記載されたPECVD技術と、その後の窒素雰囲気下8
00℃の低温で3時間の熱処理によって得られたもので
ある。
FIG. 6 shows various buffers (cladding portions) of 15
1 shows a detailed FTIR spectrum from 00 to 1600 cm −1 . These are the PECVD technique described in our co-pending application, followed by a nitrogen atmosphere.
It was obtained by heat treatment at a low temperature of 00 ° C. for 3 hours.

【図7】図7は、種々のコアの1500から1600c
−1における詳細なFTIRスペクトルを示す。これ
らは、2.60Torrでの新しいPECVD技術と、
その後の窒素雰囲気下800℃の低温で3時間の熱処理
によって得られたものである。
FIG. 7 shows various cores 1500-1600c.
3 shows a detailed FTIR spectrum at m −1 . These are the new PECVD technology at 2.60 Torr,
It was obtained by subsequent heat treatment at a low temperature of 800 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere.

【図8】図8は、種々のバッファ(クラッド部)の17
00から2200cm−1における詳細なFTIRスペ
クトルを示す。これらは、本発明者らの他の係属中の特
許出願に記載されたPECVD技術と、その後の窒素雰
囲気下800℃の低温で3時間の熱処理によって得られ
たものである。
FIG. 8 shows 17 of various buffers (cladding part).
3 shows a detailed FTIR spectrum from 00 to 2200 cm −1 . These were obtained by the PECVD technique described in our other pending patent applications, followed by a heat treatment for 3 hours at a low temperature of 800 ° C. under a nitrogen atmosphere.

【図9】図9は、種々のコアの1700から2200c
−1における詳細なFTIRスペクトルを示す。これ
らは、2.60Torrでの新しいPECVD技術と、
その後の窒素雰囲気下800℃の低温で3時間の熱処理
によって得られたものである。
FIG. 9 shows various cores 1700-2200c.
3 shows a detailed FTIR spectrum at m −1 . These are the new PECVD technology at 2.60 Torr,
It was obtained by subsequent heat treatment at a low temperature of 800 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere.

【図10】図10は、種々のバッファ(クラッド部)の
2200から2400cm−1における詳細なFTIR
スペクトルを示す。これらは、本発明者らの他の係属中
の特許出願に記載されたPECVD技術と、その後の窒
素雰囲気下800℃の低温で3時間の熱処理によって得
られたものである。
FIG. 10 is a detailed FTIR for various buffers (claddings) from 2200 to 2400 cm −1 .
The spectrum is shown. These were obtained by the PECVD technique described in our other pending patent applications, followed by a heat treatment for 3 hours at a low temperature of 800 ° C. under a nitrogen atmosphere.

【図11】図11は、種々のコアの2200から240
0cm−1における詳細なFTIRスペクトルを示す。
これらは、2.60Torrでの新しいPECVD技術
と、その後の窒素雰囲気下800℃の低温で3時間の熱
処理によって得られたものである。
FIG. 11 shows various cores 2200-240.
A detailed FTIR spectrum at 0 cm -1 is shown.
These were obtained by the new PECVD technology at 2.60 Torr and the subsequent heat treatment at 800 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere.

【図12】図12は、種々のバッファ(クラッド部)の
3200から3900cm−1における詳細なFTIR
スペクトルを示す。これらは、本発明者らの他の係属中
の特許出願に記載されたPECVD技術と、その後の窒
素雰囲気下800℃の低温で3時間によって得られたも
のである。
FIG. 12 is a detailed FTIR from 3200 to 3900 cm −1 for various buffers (claddings).
The spectrum is shown. These were obtained by the PECVD technique described in our other pending patent application, followed by a low temperature of 800 ° C. for 3 hours under a nitrogen atmosphere.

【図13】図13は、種々のコアの3200から390
0cm−1における詳細なFTIRスペクトルを示す。
これらは、2.60Torrでの新しいPECVD技術
と、その後の窒素雰囲気下800℃の低温で3時間の熱
処理によって得られたものである。
FIG. 13 shows various cores 3200-390.
A detailed FTIR spectrum at 0 cm -1 is shown.
These were obtained by the new PECVD technology at 2.60 Torr and the subsequent heat treatment at 800 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere.

【図14】図14は、種々のバッファ(クラッド部)及
びコアの1.55μmにおけるTEモードに対する全蒸
着圧の影響を示す。これらは、SiHガス流を0.2
0標準リットル/分に固定、NOガス流を6.00標
準リットル/分に固定、Nガス流を3.15標準リッ
トル/分に固定して蒸着し、次いで窒素雰囲気下800
℃で熱処理したものである。
FIG. 14 shows the effect of total deposition pressure on the TE mode at 1.55 μm for various buffers (claddings) and cores. These have a SiH 4 gas flow of 0.2
Fixed at 0 standard liters / minute, N 2 O gas flow fixed at 6.00 standard liters / minute, N 2 gas flow fixed at 3.15 standard liters / minute for vapor deposition, and then under nitrogen atmosphere 800
It was heat treated at ° C.

【図15】図15は、種々のバッファ(クラッド部)及
びコアの1.55μmにおけるTEモードに対するPH
ガス流量の影響を示す。これらは、SiHガス流を
0.20標準リットル/分に固定、NOガス流を6.
00標準リットル/分に固定、Nガス流を3.15標
準リットル/分に固定、蒸着圧を2.60Torrに固
定して蒸着し、次いで窒素雰囲気下800℃で熱処理し
たものである。
FIG. 15 shows the PH for TE mode at 1.55 μm for various buffers (claddings) and cores.
3 shows the influence of the gas flow rate. They fixed the SiH 4 gas flow to 0.20 standard liters / min and the N 2 O gas flow to 6.
It was fixed at 00 standard liters / minute, the N 2 gas flow was fixed at 3.15 standard liters / minute, the vapor deposition pressure was fixed at 2.60 Torr for vapor deposition, and then heat-treated at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere.

【図16】図16は、種々のバッファ(クラッド部)及
びコアの、Si:N−H振動子の3380cm−1にお
けるFTIRのピークの積分面積に対する全蒸着圧の影
響を示す。これらは、SiHガス流を0.20標準リ
ットル/分に固定、NOガス流を6.00標準リット
ル/分に固定、Nガス流を3.15標準リットル/分
に固定して蒸着し、次いで窒素雰囲気下800℃で熱処
理したものである。
FIG. 16 shows the effect of total deposition pressure on the integrated area of the FTIR peak at 3380 cm −1 of a Si: N—H oscillator for various buffers (claddings) and cores. These were a SiH 4 gas flow fixed at 0.20 standard liters / minute, an N 2 O gas flow fixed at 6.00 standard liters / minute, and an N 2 gas flow fixed at 3.15 standard liters / minute. It was vapor-deposited and then heat-treated at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere.

【図17】図17は、種々のバッファ(クラッド部)及
びコアの、Si:N−H振動子の3380cm−1にお
けるFTIRのピークの積分面積に対するPHガス流
速の影響を示す。これらは、SiHガス流を0.20
標準リットル/分に固定、NOガス流を6.00標準
リットル/分に固定、Nガス流を3.15標準リット
ル/分に固定、蒸着圧を2.60Torrに固定して蒸
着し、次いで窒素雰囲気下800℃で熱処理したもので
ある。
FIG. 17 shows the effect of PH 3 gas flow rate on the integrated area of the FTIR peak at 3380 cm −1 of Si: N—H oscillator for various buffers (claddings) and cores. These have a SiH 4 gas flow of 0.20
Fixed at standard liter / min, N 2 O gas flow fixed at 6.00 standard liter / min, N 2 gas flow fixed at 3.15 standard liter / min, vapor deposition pressure fixed at 2.60 Torr for vapor deposition Then, it was heat-treated at 800 ° C. in a nitrogen atmosphere.

【図18】図18は、以下を用いて得られたPECVD
シリカ導波路の赤外吸収スペクトルを示す。これらは、
最適化バッファ(クラッド部)(SiH=0.20標
準リットル/分;NO=6.00標準リットル/分;
=3.15標準リットル/分;PH=0.00標
準リットル/分;蒸着圧=2.60Torr)、及び、
非最適化コア(SiH=0.20標準リットル/分;
O=6.00標準リットル/分;N=3.15標
準リットル/分;PH=0.00標準リットル/分;
蒸着圧=2.20Torr)を、窒素雰囲気下800℃
で熱処理したものである。
FIG. 18 is a PECVD obtained using:
The infrared absorption spectrum of a silica waveguide is shown. They are,
Optimization buffer (cladding part) (SiH 4 = 0.20 standard liter / minute; N 2 O = 6.00 standard liter / minute;
N 2 = 3.15 standard liters / minute; PH 3 = 0.00 standard liters / minute; vapor deposition pressure = 2.60 Torr), and
Non-optimized core (SiH 4 = 0.20 standard liter / min;
N 2 O = 6.00 standard liters / minute; N 2 = 3.15 standard liters / minute; PH 3 = 0.00 standard liters / minute;
Vapor deposition pressure = 2.20 Torr) in a nitrogen atmosphere at 800 ° C
It was heat treated in.

【図19】図19は、以下を用いて得られたPECVD
シリカ導波路の赤外吸収スペクトルを示す。これらは、
最適化バッファ(クラッド部)(SiH=0.20標
準リットル/分;NO=6.00標準リットル/分;
=3.15標準リットル/分;PH=0.00標
準リットル/分;蒸着圧=2.60Torr)、及び、
最適化コア(SiH=0.20標準リットル/分;N
O=6.00標準リットル/分;N=3.15標準
リットル/分;PH=0.57標準リットル/分;蒸
着圧=2.60Torr)を、窒素雰囲気下800℃で
熱処理したものである。
FIG. 19 is a PECVD obtained using:
The infrared absorption spectrum of a silica waveguide is shown. They are,
Optimization buffer (cladding part) (SiH 4 = 0.20 standard liter / minute; N 2 O = 6.00 standard liter / minute;
N 2 = 3.15 standard liters / minute; PH 3 = 0.00 standard liters / minute; vapor deposition pressure = 2.60 Torr), and
Optimization Core (SiH 4 = 0.20 std liter / min; N
2 O = 6.00 standard liters / minute; N 2 = 3.15 standard liters / minute; PH 3 = 0.57 standard liters / minute; vapor deposition pressure = 2.60 Torr) was heat-treated at 800 ° C. under a nitrogen atmosphere. It is a thing.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョナタン ラシャンス カナダ国 ケベック、グランビー、ブリュ ネル 535 (72)発明者 マニュエル グロンディン カナダ国 ケベック、グランビー、オージ ェ 492 (72)発明者 ステファン ブレン カナダ国 ケベック、シャーブルック、テ トロール 1400 Fターム(参考) 2H047 PA05 QA04 TA23 TA44 4G014 AH14 AH21 4G059 AA11 AB09 AB11 AB14 AC09 EA05 EB02 4K030 AA06 AA13 AA14 AA18 AA20 BA26 BA29 BA44 DA09 FA10 FA14 JA05 JA09 JA10    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Jonathan Lachance             Quebec, Granby, Bru, Canada             Flannel 535 (72) Inventor Manuel Grondin             Quebec, Canada, Granby, Aussie             492 (72) Inventor Stefan Bren             Quebec, Sherbrooke, TE             Troll 1400 F term (reference) 2H047 PA05 QA04 TA23 TA44                 4G014 AH14 AH21                 4G059 AA11 AB09 AB11 AB14 AC09                       EA05 EB02                 4K030 AA06 AA13 AA14 AA18 AA20                       BA26 BA29 BA44 DA09 FA10                       FA14 JA05 JA09 JA10

Claims (29)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 PECVD(プラズマ増速CVD)によ
る光学品質フィルムの蒸着方法であって、 複数種のガスの存在下、光学フィルムをPECVDによ
ってする蒸着ステップ、 蒸着されたフィルムにおける不要な吸収ピークを最小化
するために、前記複数種のガスの少なくとも一種の流量
を制御するステップ、 を含む、上記PECVDによる光学品質フィルムの蒸着
方法。
1. A method for depositing an optical quality film by PECVD (plasma enhanced CVD), comprising: a step of depositing an optical film by PECVD in the presence of plural kinds of gases; and an unnecessary absorption peak in the deposited film. Controlling the flow rate of at least one of the plurality of gases in order to minimize it. The method of depositing an optical quality film by PECVD as described above.
【請求項2】 前記光学フィルムがシリカである、請求
項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the optical film is silica.
【請求項3】 前記複数種のガスのうちの前記少なくと
も一種のガス以外のガスの流量が実質的に一定に維持さ
れる、請求項1に記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein the flow rate of gases other than the at least one gas of the plurality of gases is maintained substantially constant.
【請求項4】 全蒸着圧が実質的に一定に維持される、
請求項3に記載の方法。
4. The total deposition pressure is maintained substantially constant.
The method according to claim 3.
【請求項5】 前記複数種のガスがPHを含み、前記
PHの流量は蒸着された層における不要な吸収ピーク
を最小化するために変化させられる、請求項1に記載の
方法。
Wherein said plural kinds of gas comprises PH 3, wherein the flow rate of the PH 3 is varied in order to minimize unwanted absorption peak in the deposited layer, The method of claim 1.
【請求項6】 前記複数種のガスのうちの前記少なくと
も一種のガス以外のガスが、SiH、NO及び
、を含む、請求項5に記載の方法。
6. The method of claim 5, wherein gases other than the at least one gas of the plurality of gases include SiH 4 , N 2 O and N 2 .
【請求項7】 全圧はまた、蒸着の間実質的に一定に維
持される、請求項6に記載の方法。
7. The method of claim 6, wherein the total pressure is also maintained substantially constant during deposition.
【請求項8】 前記少なくとも一種のガスは、B
、AsH、TiH、GeH、SiF及び
CFからなる群から選択されたガスである、請求項2
記載の方法。
8. The at least one gas is B
The gas selected from the group consisting of 2 H 6 , AsH 3 , TiH 4 , GeH 4 , SiF 4 and CF 4.
The method described.
【請求項9】 前記複数種のガスは、その流量が実質的
に一定に維持される少なくとも3種類のガス、及びその
流量が変化させられる第4のガスを含む、請求項1に記
載の方法。
9. The method of claim 1, wherein the plurality of gases includes at least three gases whose flow rates are maintained substantially constant and a fourth gas whose flow rates are varied. .
【請求項10】 前記3種類のガスが、SiH、N
O、Nからなり、前記第4のガスがPHである、請
求項9に記載の方法。
10. The three types of gases are SiH 4 and N 2
O, made N 2, the fourth gas is PH 3, The method of claim 9.
【請求項11】 SiHのガス流量が約0.20標準
リットル/分で固定され、NOのガス流量が約6.0
0標準リットル/分で固定され、Nのガス流量が3.
15標準リットル/分で固定され、そして、PHのガ
ス流量が、0.00標準リットル/分、0.12標準リ
ットル/分、0.25標準リットル/分、0.35標準
リットル/分、0.50標準リットル/分及び0.65
標準リットル/分の値の中で変化させられる、請求項1
0に記載の方法。
11. The SiH 4 gas flow rate is fixed at about 0.20 standard liters / minute, and the N 2 O gas flow rate is about 6.0.
It is fixed at 0 standard liter / min and the gas flow rate of N 2 is 3.
Fixed at 15 standard liters / minute, and the gas flow rate of PH 3 is 0.00 standard liters / minute, 0.12 standard liters / minute, 0.25 standard liters / minute, 0.35 standard liters / minute, 0.50 standard liters / minute and 0.65
2. A variable in standard liters / minute values.
The method described in 0.
【請求項12】 全蒸着圧が約2.60トルに固定され
る、請求項11に記載の方法。
12. The method of claim 11, wherein the total deposition pressure is fixed at about 2.60 Torr.
【請求項13】 フィルムを蒸着後の熱処理に供するス
テップ、を更に含む、請求項1に記載の方法。
13. The method of claim 1, further comprising subjecting the film to a post-deposition heat treatment.
【請求項14】 前記蒸着後の熱処理は、400〜12
00℃の間の温度で行われる、請求項13に記載の方
法。
14. The heat treatment after vapor deposition is 400 to 12
The method according to claim 13, which is carried out at a temperature between 00 ° C.
【請求項15】 前記蒸着後の熱処理は約800℃で行
われる、請求項14に記載の方法。
15. The method of claim 14, wherein the post-deposition heat treatment is performed at about 800 ° C.
【請求項16】 前記蒸着後の熱処理は窒素の存在下で
行われる、請求項15に記載の方法。
16. The method according to claim 15, wherein the post-deposition heat treatment is performed in the presence of nitrogen.
【請求項17】 フィルムは、100〜650℃の間の
温度で蒸着される、請求項2に記載の方法。
17. The method of claim 2, wherein the film is deposited at a temperature between 100 and 650 ° C.
【請求項18】 フィルムは、約400℃で蒸着され
る、請求項17に記載の方法。
18. The method of claim 17, wherein the film is deposited at about 400 ° C.
【請求項19】 前記光学フィルムは光導波路の一部を
形成する、請求項1に記載の方法。
19. The method of claim 1, wherein the optical film forms part of an optical waveguide.
【請求項20】 PECVD(プラズマ増速CVD)に
よる光学品質フィルムの蒸着方法であって、 6つの要素によって規定される空間を作成するステップ
であって、そこで、6つの要素のうちの5つの要素は5
つの各々独立の変数に相当し、そのうちの4つの独立変
数の組は複数種のガスの各々の流量に関し、もう一つの
5番目の独立変数は全圧に関し、そして、6つ目の要素
は観察されたFTIRの特徴に関する、上記6つの要素
によって規定される空間を作成するステップ、 前記4つの独立変数の組のうちの3つの独立変数並びに
前記5番目の独立変数を一定に維持しつつ、かつ、前記
6番目の要素についての望ましい特徴を得るために前記
4つの独立変数の組のうちのもう一つの4番目の独立変
数を変化させつつ、光学フィルムを蒸着するステップ、 を含む、上記PECVDによる光学品質フィルムの蒸着
方法。
20. A method of vapor deposition of an optical quality film by PECVD (plasma enhanced CVD), the method comprising: creating a space defined by six elements, wherein five elements of the six elements are included. Is 5
One set of four independent variables, of which four sets of independent variables relate to the flow rates of each of the gases, the fifth independent variable relates to the total pressure, and the sixth factor is the observation. Creating a space defined by the above six elements for the feature of the FTIR performed, keeping three independent variables of the set of four independent variables and the fifth independent variable constant, and The step of: depositing an optical film while varying another fourth independent variable of the set of four independent variables to obtain a desired characteristic for the sixth element. Optical quality film deposition method.
【請求項21】 前記光学フィルムがシリカフィルムで
ある、請求項20に記載の方法。
21. The method of claim 20, wherein the optical film is a silica film.
【請求項22】 前記複数種のガスが原料ガス、酸化用
ガス、担体用ガス、及びドーピング用ガスを含み、そし
て、前記4つの独立変数の組は各々、前記の原料ガス、
酸化用ガス、キャリアガス、及びドーピング用ガスの流
量に関する、請求項21に記載の方法。
22. The plurality of kinds of gases include a source gas, an oxidizing gas, a carrier gas, and a doping gas, and each of the four independent variable sets includes the source gas,
22. The method of claim 21, relating to the flow rates of oxidizing gas, carrier gas, and doping gas.
【請求項23】 前記原料ガスは、SiH、SiCl
、SiF、Si、SiHCl、SiCl
、SiH、及び、H、Cl、F、Brまた
はIが使用された何らかの他のシリコン含有ガスからな
る群から選択される、請求項22に記載の方法。
23. The source gas is SiH 4 , SiCl 4 .
4 , SiF 4 , Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiCl
2 F 2, SiH 2 F 2 , and, H, Cl, F, Br or I is selected from the group consisting of some other silicon-containing gas used, the method according to claim 22.
【請求項24】 前記酸化用ガスは、NO、O、N
、HO、H、CO、及びCOからなる群
から選択される、請求項23に記載の方法。
24. The oxidizing gas is N 2 O, O 2 , N
O 2, H 2 O, H 2 O 2, CO, and is selected from the group consisting of CO 2, The method of claim 23.
【請求項25】 前記キャリアガスは、N、He、N
e、Ar及びKrからなる群から選択される、請求項2
4に記載の方法。
25. The carrier gas is N 2 , He or N.
3. A compound selected from the group consisting of e, Ar and Kr.
The method according to 4.
【請求項26】 前記ドーピング用ガスは、PH、B
、AsH、TiH、GeH、SiF、C
からなる群から選択される、請求項25に記載の方
法。
26. The doping gas is PH 3 , B
2 H 6 , AsH 3 , TiH 4 , GeH 4 , SiF 4 , C
It is selected from the group consisting of F 4, The method of claim 25.
【請求項27】 400〜1200℃の間の温度で蒸着
後の熱処理を実行するステップ、をさらに含む、請求項
20に記載の方法。
27. The method of claim 20, further comprising performing a post-deposition heat treatment at a temperature between 400 and 1200 ° C.
【請求項28】 前記蒸着後の熱処理は窒素の存在下で
実行される、請求項27に記載の方法。
28. The method of claim 27, wherein the post-deposition heat treatment is performed in the presence of nitrogen.
【請求項29】 前記蒸着後の熱処理は約800℃で実
行される、請求項27に記載の方法。
29. The method of claim 27, wherein the post-deposition heat treatment is performed at about 800 ° C.
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